JPWO2014061608A1 - Hydraulic rotating machine - Google Patents
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Abstract
弁板(12)の摺動面(12A)に焼結銅合金の摺動層(21)を形成する。即ち、弁板(12)は、鋳鉄や鋼等の鉄系材料により形成する。そして、その表面となる摺動面(12A)は、Cu(銅)およびSn(スズ)を主成分とすると共に残りの成分を残部とした焼結銅合金からなる摺動層(21)とする。残部の成分は、2〜6重量%のCaF2(フッ化カルシウム)を必須成分とし、かつ、該CaF2の平均粒径を40μm〜350μmの範囲に規制する。相手摺動面となるシリンダブロック(8)の摺動面(8A)は、銅合金の摺動層(21)は形成せずに、鉄鋼系材料の摺動層とする。A sliding layer (21) of a sintered copper alloy is formed on the sliding surface (12A) of the valve plate (12). That is, the valve plate (12) is formed of an iron-based material such as cast iron or steel. And the sliding surface (12A) used as the surface is made into the sliding layer (21) which consists of a sintered copper alloy which has Cu (copper) and Sn (tin) as a main component, and made the remaining component the remainder. . The remaining component contains 2 to 6% by weight of CaF2 (calcium fluoride) as an essential component, and regulates the average particle size of the CaF2 within a range of 40 μm to 350 μm. The sliding surface (8A) of the cylinder block (8) serving as the mating sliding surface is a sliding layer made of a steel material without forming a copper alloy sliding layer (21).
Description
本発明は、例えば油圧ショベル、油圧クレーン、ホイールローダ等の建設機械や各種産業機械に搭載される油圧ポンプまたは油圧モータとして好適に用いられる液圧回転機に関する。 The present invention relates to a hydraulic rotating machine suitably used as a hydraulic pump or a hydraulic motor mounted on construction machines such as a hydraulic excavator, a hydraulic crane, a wheel loader, and various industrial machines.
一般に、油圧ショベル、油圧クレーン、ホイールローダ等の建設機械には、油圧機器の油圧源として用いられる油圧ポンプ、走行用または旋回用の駆動源として用いられる油圧モータ等の液圧回転機が搭載されている。これらの液圧回転機は、例えば、斜板式、斜軸式またはラジアルピストン式の液圧回転機等により構成されている。この場合、アキシャルピストン式である斜板式、斜軸式の液圧回転機としては、例えば固定容量型のものと可変容量型のものがある。 In general, construction machines such as a hydraulic excavator, a hydraulic crane, and a wheel loader are equipped with a hydraulic pump such as a hydraulic pump used as a hydraulic source for hydraulic equipment and a hydraulic rotary machine such as a hydraulic motor used as a driving source for traveling or turning. ing. These hydraulic rotating machines are constituted by, for example, a swash plate type, an inclined shaft type or a radial piston type hydraulic rotating machine. In this case, there are, for example, a fixed displacement type and a variable displacement type as the swash plate type and oblique axis type hydraulic rotating machines which are axial piston types.
この種の従来技術による液圧回転機は、例えば、中空なケーシングと、該ケーシング内に回転可能に設けられた回転軸と、該回転軸と共に回転するようにケーシング内に設けられ周方向に離間する複数のシリンダと該各シリンダに対応した位置で端面に開口したシリンダポートとが形成されたシリンダブロックと、該シリンダブロックの各シリンダ内に往復動可能に挿嵌された複数のピストンとにより構成されている(特許文献1)。 This type of prior art hydraulic rotating machine is, for example, a hollow casing, a rotating shaft rotatably provided in the casing, and a circumferentially spaced space provided in the casing so as to rotate together with the rotating shaft. A cylinder block formed with a plurality of cylinders, a cylinder port opened at an end surface at a position corresponding to each cylinder, and a plurality of pistons inserted in the cylinders of the cylinder block so as to be reciprocally movable (Patent Document 1).
ここで、特許文献1による液圧回転機は、互いに摺動する2つの部材の摺動面、例えばシリンダとピストンの摺動面に、低摩擦銅合金による摺動層を形成している。より具体的には、FeMo(フェロモリブデン)を0.5〜15重量%含んだ低摩擦銅合金により摺動層を形成することにより、摩擦係数の低減、摺動抵抗の低減、摩耗量の低減、馴染み性の向上、効率の向上を図っている。
Here, in the hydraulic rotating machine according to
一方、特許文献2には、耐焼付き性、耐摩耗性の向上を図るべく、Mo(モリブデン)を5重量%以上含んだ青銅基合金からなる溶射皮膜により摺動層を形成した構成が開示されている。
On the other hand,
特許文献1に記載された液圧回転機によると、摺動層をFeMo等の硬質な粒子を含む銅合金で形成することにより、耐焼付き性の向上を図っている。一方、特許文献2に記載された液圧回転機によると、Moを含有させた硬質な銅合金で形成することにより、耐焼付き性の向上を図っている。このような構成の場合、例えば、液圧回転機を高速回転させたとき、高面圧で運転したとき、または、摺動部位の油膜が不足したときに、摺動層に含まれる硬質な粒子が、摺動相手材料を傷つける場合がある。また、摺動層を形成する硬質な銅合金が、摺動相手材料を傷つける場合がある。
According to the hydraulic rotating machine described in
一方、液圧回転機は、その駆動の過程で、例えば、給排ポートの切換えによる圧力差が生じる場合、ノッチや絞り部を圧油が通過する場合、給排ポートからの圧油に圧力変動が生じる場合、負圧が生じる場合がある。この場合、噴流や気泡の崩壊による衝撃に起因して、液圧回転機内で圧油が流通する油路では、いわゆるエロージョン摩耗と呼ばれる銅合金の損傷が発生する虞がある。 On the other hand, in a hydraulic rotating machine, for example, when a pressure difference occurs due to switching of the supply / exhaust port, when pressure oil passes through a notch or a throttle part, pressure fluctuations occur in the pressure oil from the supply / discharge port. If this occurs, negative pressure may occur. In this case, damage to the copper alloy called so-called erosion wear may occur in the oil passage through which the pressure oil circulates in the hydraulic rotating machine due to the impact of the jet flow or the collapse of the bubbles.
この場合に、コンタミ(汚染物質)となる摩耗粉の流出や摩耗の進行により、液圧回転機の性能の低下、異音の発生の虞がある。このため、圧油が流通する油路に設けられる摺動層の銅合金は、耐焼付き性を確保することに加え、エロージョン摩耗量と相関関係のある機械的強度も確保できることが望ましい。 In this case, there is a possibility that the performance of the hydraulic rotating machine is deteriorated and abnormal noise is generated due to the outflow of wear powder that becomes contamination (contaminant) and the progress of wear. For this reason, it is desirable that the copper alloy of the sliding layer provided in the oil passage through which the pressure oil flows can ensure mechanical strength correlated with the amount of erosion wear in addition to ensuring seizure resistance.
本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、摺動層の耐焼付き性の確保と機械的強度(耐エロージョン摩耗性)の確保とを両立できる液圧回転機を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is a hydraulic rotation that can ensure both seizure resistance of a sliding layer and mechanical strength (erosion wear resistance). Is to provide a machine.
(1).本発明による液圧回転機は、第1の摺動面を有する第1の部材と、前記第1の摺動面に対して摺動する第2の摺動面を有する第2の部材とを備え、前記第1の摺動面と第2の摺動面とのうちの少なくとも何れかの摺動面には、油液が流通する油路の一端側が開口する構成としてなる。 (1). A hydraulic rotating machine according to the present invention includes a first member having a first sliding surface and a second member having a second sliding surface that slides with respect to the first sliding surface. And at least one of the first sliding surface and the second sliding surface has a configuration in which one end side of the oil passage through which the oil liquid flows is opened.
上述した課題を解決するために、本発明が採用する構成の特徴は、前記第1の摺動面と第2の摺動面とのうちの一方の摺動面は、焼結銅合金からなる摺動層を形成し、該摺動層は、CuおよびSnを主成分とすると共に残りの成分を残部とした組成からなり、前記残部の成分は、2〜6重量%のCaF2を必須成分とし、かつ、該CaF2の平均粒径を40μm〜350μmの範囲に規制し、前記第1の摺動面と第2の摺動面とのうちの他方の摺動面は、鉄鋼系材料の摺動層により構成したことにある。In order to solve the above-described problems, a feature of the configuration adopted by the present invention is that one of the first sliding surface and the second sliding surface is made of a sintered copper alloy. A sliding layer is formed, and the sliding layer is composed of Cu and Sn as main components and the remaining components as the balance, and the remaining components include 2 to 6% by weight of CaF 2 as an essential component. And the average particle diameter of the CaF 2 is regulated to a range of 40 μm to 350 μm, and the other sliding surface of the first sliding surface and the second sliding surface is made of a steel-based material. This is because it is composed of a sliding layer.
この構成によれば、一方の摺動面の摺動層として形成される焼結銅合金は、Cu(銅)およびSn(スズ)を主成分とする銅合金(青銅合金)で、かつ、残部の成分の必須成分としてCaF2(フッ化カルシウム)を含んだ組成のものとしている。この場合、CaF2は、2重量%以上6重量%以下、かつ、平均粒径40μm以上350μm以下に規制している。これにより、内部(銅合金中)に介在するCaF2粒子により、機械的強度(材料強度、耐エロージョン摩耗性)を確保することができる。しかも、表面(摺動面)に介在するCaF2粒子は、表面から脱落することによりその表面に空孔が形成され、当該空孔が油溜として作用する。一方、その表面に残存したCaF2粒子は、相手面との間で固体潤滑剤として作用する。これにより、耐焼付き性を確保することができる。According to this configuration, the sintered copper alloy formed as the sliding layer on one sliding surface is a copper alloy (bronze alloy) mainly composed of Cu (copper) and Sn (tin), and the balance The composition contains CaF 2 (calcium fluoride) as an essential component. In this case, CaF 2 is regulated to 2 to 6% by weight and an average particle size of 40 to 350 μm. Thereby, mechanical strength (material strength, erosion wear resistance) can be ensured by the CaF 2 particles present inside (in the copper alloy). In addition, the CaF 2 particles intervening on the surface (sliding surface) drop off from the surface, whereby holes are formed on the surface, and the holes act as an oil reservoir. On the other hand, the CaF 2 particles remaining on the surface act as a solid lubricant with the mating surface. Thereby, seizure resistance can be ensured.
なお、CaF2が2重量%未満の場合には、表面に介在するCaF2粒子が少なくなる。このため、CaF2粒子の脱落による油溜の作用と、表面に残存するCaF2粒子の固体潤滑剤としての作用とが低下し、耐焼付き性を確保しにくくなる虞がある。一方、CaF2を増大すると、油溜と個体潤滑剤の増大による耐焼付き性の向上を図ることができる。ただし、CaF2が6重量%を超えた場合には、靭性の低いCaF2が増大することとCaF2の粒界が多くなることとが相まって、耐エロージョン摩耗性が低下する(摩耗が増大する)虞がある。In the case of CaF 2 is less than 2 wt%, CaF 2 particles interposed surface is reduced. For this reason, the action of the oil reservoir due to the falling off of the CaF 2 particles and the action of the CaF 2 particles remaining on the surface as a solid lubricant may be reduced, and it may be difficult to ensure seizure resistance. On the other hand, when CaF 2 is increased, the seizure resistance can be improved by increasing the oil sump and the solid lubricant. However, when CaF 2 exceeds 6% by weight, the increase in CaF 2 having low toughness and the increase in the grain boundary of CaF 2 decrease the erosion wear resistance (the wear increases). There is a risk.
CaF2が2〜6重量%であっても、例えば、その平均粒径が40μm未満の場合は、摺動層の表面にCaF2と金属(銅)との粒界が多くなり、耐エロージョン摩耗性が低下する(摩耗が増大する)虞がある。一方、CaF2の平均粒径が350μmを超えると、例えばCaF2粒子の脱落による空孔の個数が減り、耐焼付き性が低下する虞がある。Even if CaF 2 is 2 to 6% by weight, for example, when the average particle diameter is less than 40 μm, the grain boundary between CaF 2 and metal (copper) increases on the surface of the sliding layer, and erosion wear resistance. There is a risk that the performance will be reduced (wear will increase). If the average particle diameter of CaF 2 exceeds 350 .mu.m, for example, reduces the number of holes by dropping the CaF 2 particles, there is a possibility that seizure resistance is lowered.
これに対し、本発明によれば、CaF2は、2〜6重量%、かつ、平均粒径40μm〜350μmに規制しているので、摺動層の内部と表面にバランス良くCaF2粒子を分布させることができ、耐焼付き性の確保と機械的強度(耐エロージョン摩耗性)の確保とを両立できる。On the other hand, according to the present invention, CaF 2 is regulated to 2 to 6% by weight and an average particle size of 40 μm to 350 μm, so that CaF 2 particles are distributed in a well-balanced manner inside and on the surface of the sliding layer. It is possible to achieve both seizure resistance and mechanical strength (erosion wear resistance).
(2).本発明によると、前記摺動層の前記残部の成分は、前記CaF2を必須成分とすることに加えて、Pb、Ni、Be、P、Fe、Zn、Al、Si、Mn、Mg、S、Ti、V、Cr、Wのうちの少なくとも1つ以上の成分を含んだ組成としたことにある。(2). According to the present invention, the remaining components of the sliding layer include Pb, Ni, Be, P, Fe, Zn, Al, Si, Mn, Mg, S, in addition to the CaF 2 as an essential component. , Ti, V, Cr, and W, the composition contains at least one component.
この構成によれば、焼結銅合金の残部の成分に、必須成分のCaF2の他、Pb(鉛)、Ni(ニッケル)、Be(ベリウム)、P(リン)、Fe(鉄)、Zn(亜鉛)、Al(アルミニウム)、Si(ケイ素)、Mn(マンガン)、Mg(マグネシウム)、S(硫黄)、Ti(チタン)、V(バナジウム)、Cr(クロム)、W(タングステン)のうちの少なくとも1つ以上の成分を含んだ組成としている。これにより、耐焼付き性の確保と機械的強度の確保とを高次元で両立できる。According to this configuration, in addition to the essential component CaF 2 , the remaining components of the sintered copper alloy include Pb (lead), Ni (nickel), Be (berium), P (phosphorus), Fe (iron), Zn (Zinc), Al (aluminum), Si (silicon), Mn (manganese), Mg (magnesium), S (sulfur), Ti (titanium), V (vanadium), Cr (chromium), W (tungsten) The composition contains at least one of the following components. Thereby, securing of seizure resistance and securing of mechanical strength can be achieved at a high level.
例えば、Pbを含む組成とした場合は、銅合金の固溶限を超えた量のPb成分がマトリックス中に分散する。これにより、摺動時に焼付きが発生するような状態(表面温度がPbの融点より高い状態)になったときに、摺動面近傍のPbが溶け出して、焼付きの抑制を図ることができる。この結果、CaF2による耐焼付き性向上の効果に加え、Pbによる焼付き抑制効果を得られるため、両者の相乗効果により、さらなる耐焼付き性の向上を図ることができる。For example, when the composition contains Pb, an amount of Pb component exceeding the solid solubility limit of the copper alloy is dispersed in the matrix. As a result, when the seizure occurs during sliding (the surface temperature is higher than the melting point of Pb), Pb in the vicinity of the sliding surface melts and seizure can be suppressed. it can. As a result, in addition to the effect of improving seizure resistance due to CaF 2, the effect of suppressing seizure due to Pb can be obtained, and therefore, further improvement in seizure resistance can be achieved by the synergistic effect of both.
例えば、Pbを含まず、Ni、Be、P、Fe、Zn、Al、Si、Mn、Mg、S、Ti、V、Cr、Wのうちの少なくとも何れかを含む組成とした場合には、銅合金の硬度を上げることができ、機械的強度の向上を図ることができる。さらに、Ni、Be、P、Fe、Zn、Al、Si、Mn、Mg、S、Ti、V、Cr、Wのうちの少なくとも何れかに加えPbを含む組成とした場合には、耐焼付き性と機械的強度との両方を向上させることができる。 For example, when the composition does not include Pb and includes at least one of Ni, Be, P, Fe, Zn, Al, Si, Mn, Mg, S, Ti, V, Cr, and W, copper The hardness of the alloy can be increased, and the mechanical strength can be improved. Furthermore, when the composition contains Pb in addition to at least one of Ni, Be, P, Fe, Zn, Al, Si, Mn, Mg, S, Ti, V, Cr, and W, seizure resistance Both mechanical strength and mechanical strength can be improved.
(3).そこで、本発明によると、前記摺動層の前記主成分は、前記Cuに加えて、11〜13重量%(11重量%以上13重量%以下)の前記Snを含む組成とし、前記摺動層の前記残部の成分は、前記CaF2に加えて、4〜6重量%(4重量%以上6重量%以下)の前記Niを含む組成としたことにある。これにより、銅合金の硬度を上げることができ、機械的強度の向上を図ることができる。 (3). Therefore, according to the present invention, the main component of the sliding layer has a composition containing 11 to 13% by weight (11 to 13% by weight) of Sn in addition to the Cu, and the sliding layer The remaining component is that the composition contains 4 to 6 wt% (4 wt% or more and 6 wt% or less) of Ni in addition to CaF2. Thereby, the hardness of a copper alloy can be raised and the mechanical strength can be improved.
(4).さらに、本発明によると、前記摺動層の前記主成分は、前記Cuに加えて、11〜13重量%(11重量%以上13重量%以下)の前記Snを含む組成とし、前記摺動層の前記残部の成分は、前記CaF2に加えて、1〜3重量%(1重量%以上3重量%以下)の前記Pbと、4〜6重量%(4重量%以上6重量%以下)の前記Niを含む組成としたことにある。これにより、耐焼付き性と機械的強度との両方を向上させることができる。 (4). Further, according to the present invention, the main component of the sliding layer has a composition containing 11 to 13 wt% (11 wt% or more and 13 wt% or less) of the Sn in addition to the Cu, and the sliding layer In addition to the CaF2, the remaining components are 1 to 3% by weight (1% to 3% by weight) of the Pb and 4 to 6% by weight (4% to 6% by weight) of the Pb. This is because the composition contains Ni. Thereby, both seizure resistance and mechanical strength can be improved.
(5).本発明によると、前記摺動層の前記残部の成分は、前記CaF2を必須成分とすることに加えて、PbとNiとを必須成分とし、前記CaF2は、粒径が40μm〜350μmの範囲のものが90〜100重量%となるように規制したことにある。(5). According to the present invention, the remaining component of the sliding layer includes Pb and Ni as essential components in addition to the CaF 2 as essential components, and the CaF 2 has a particle size of 40 μm to 350 μm. The range is regulated to be 90 to 100% by weight.
この構成によれば、焼結銅合金の残部の成分は、CaF2とPbとNiを必須成分とし、焼結銅合金中に含まれるCaF2は、粒径が40μm以上350μm以下の範囲のものが90重量%以上100重量%以下となるように規制する。これにより、耐焼付き性の確保と機械的強度の確保とを高次元で両立できることに加え、量産時の品質管理を向上することができる。According to this configuration, the remaining components of the sintered copper alloy include CaF 2 , Pb, and Ni as essential components, and CaF 2 contained in the sintered copper alloy has a particle size in the range of 40 μm to 350 μm. Is 90% by weight or more and 100% by weight or less. Thereby, in addition to ensuring seizure resistance and ensuring mechanical strength at a high level, quality control during mass production can be improved.
即ち、Pbを必須成分とすることにより焼付きの抑制を図ることができると共に、Niを必須成分とすることにより機械的強度の向上を図ることができる。さらに、CaF2の粒径管理を、40μm以上350μm以下の範囲のものが90重量%以上100重量%以下となるように管理することより、摺動層の表面にCaF2の脱落により350μmを超える大きさの空孔が形成されることを抑制することができる。これにより、焼結合金の欠陥として扱われる500μm以上の巣やピンホールとCaF2の脱落による空孔との判別が容易になり、量産時の品質管理の向上を図ることができる。In other words, seizure can be suppressed by using Pb as an essential component, and mechanical strength can be improved by using Ni as an essential component. Further, by controlling the particle size of CaF 2 so that the particle size in the range of 40 μm or more and 350 μm or less is 90% by weight or more and 100% by weight or less, the surface of the sliding layer exceeds 350 μm due to the fall of CaF 2. It is possible to suppress the formation of pores having a size. As a result, it becomes easy to discriminate between nests or pinholes of 500 μm or more treated as defects of the sintered alloy and vacancies due to the fall of CaF 2 , and quality control during mass production can be improved.
(6).本発明によると、中空なケーシングと、該ケーシング内に回転可能に設けられた回転軸と、該回転軸と共に回転するように前記ケーシング内に設けられ周方向に離間して軸方向に延びる複数のシリンダと該各シリンダに対応した位置で端面に開口したシリンダポートとが形成されたシリンダブロックと、該シリンダブロックの各シリンダ内に往復動可能に挿嵌された複数のピストンと、前記ケーシングとシリンダブロックとの間に設けられ前記シリンダポートを介して前記各シリンダと連通する給排ポートが形成された弁板とを備え、前記第1の部材は、前記油路となる前記給排ポートが形成された前記弁板であり、前記第2の部材は、前記弁板と摺動し前記油路となる前記シリンダポートが形成された前記シリンダブロックであることにある。 (6). According to the present invention, a hollow casing, a rotating shaft rotatably provided in the casing, and a plurality of axially spaced apart circumferentially provided shafts that rotate together with the rotating shaft. A cylinder block formed with a cylinder and a cylinder port opened at an end face at a position corresponding to each cylinder; a plurality of pistons removably inserted into each cylinder of the cylinder block; the casing and the cylinder And a valve plate formed with a supply / discharge port communicating with each cylinder via the cylinder port, and the first member is formed with the supply / discharge port serving as the oil passage The second member is the cylinder block in which the cylinder port that slides on the valve plate and forms the oil passage is formed. .
この構成によれば、第1の部材となる弁板と第2の部材となるシリンダブロックとの互いに摺動する摺動面の一方に、上述の焼結銅合金からなる摺動層が形成される。これにより、弁板とシリンダブロックとの摺動部位の耐焼付き性の確保と機械的強度の確保とを図ることができる。この結果、従来技術と比較して、液圧回転機をより高回転、高圧力で使用することが可能になり、液圧回転機の小型化、高出力化を図ることができる。さらに、耐焼付き性の向上に伴い、摺動部位の面圧を上げることも可能になる。これにより、摺動部位からのリーク量を低減することができ、高効率化を図ることもできる。 According to this configuration, the sliding layer made of the above-described sintered copper alloy is formed on one of the sliding surfaces of the valve plate serving as the first member and the cylinder block serving as the second member. The Thereby, it is possible to ensure seizure resistance and mechanical strength of the sliding portion between the valve plate and the cylinder block. As a result, it is possible to use the hydraulic rotating machine at higher rotation and higher pressure than in the prior art, and the hydraulic rotating machine can be reduced in size and output. Furthermore, as the seizure resistance is improved, the surface pressure of the sliding portion can be increased. Thereby, the leak amount from a sliding site | part can be reduced and efficiency improvement can also be achieved.
(7).本発明によると、中空なケーシングと、該ケーシング内に回転可能に設けられた回転軸と、該回転軸と共に回転するように前記ケーシング内に設けられ周方向に離間して軸方向に延びる複数のシリンダと該各シリンダに対応した位置で端面に開口したシリンダポートとが形成されたシリンダブロックと、該シリンダブロックの各シリンダ内に往復動可能に挿嵌され内部に第1の給油路が形成された複数のピストンと、前記ケーシングとシリンダブロックとの間に設けられ前記シリンダポートを介して前記各シリンダと連通する給排ポートが形成された弁板と、前記各ピストンの突出端側に揺動可能に取付けられ内部に前記第1の給油路に接続される第2の給油路が形成された複数のシューと、前記シリンダブロックを挟んで前記弁板とは反対側の位置に設けられ前記各シューが摺動する斜板とを備え、前記第1の部材は、前記油路となる前記第2の給油路が形成された前記各シューであり、前記第2の部材は、前記各シューが摺動する前記斜板であることにある。 (7). According to the present invention, a hollow casing, a rotating shaft rotatably provided in the casing, and a plurality of axially spaced apart circumferentially provided shafts that rotate together with the rotating shaft. A cylinder block in which a cylinder and a cylinder port opened at an end surface at a position corresponding to each cylinder are formed, and a first oil supply passage is formed inside the cylinder block so as to be reciprocally movable in each cylinder. A plurality of pistons, a valve plate provided between the casing and the cylinder block and having a supply / discharge port communicating with the cylinders via the cylinder ports, and swinging toward the protruding end of each piston A plurality of shoes that are attached to each other and have a second oil supply passage connected to the first oil supply passage, and the valve plate opposite to the valve plate The first member is each shoe in which the second oil supply passage serving as the oil passage is formed, and the second member The member is the swash plate on which the shoes slide.
この構成によれば、第1の部材となる各シューと第2の部材となる斜板との互いに摺動する摺動面の一方に、上述の焼結銅合金からなる摺動層が形成される。これにより、各シューと斜板との摺動部位の耐焼付き性の確保と機械的強度の確保とを図ることができる。この結果、斜板式の液圧回転機の小型化、高出力化、高効率化を図ることができる。 According to this configuration, the sliding layer made of the sintered copper alloy described above is formed on one of the sliding surfaces that slide on each of the shoes serving as the first member and the swash plate serving as the second member. The Thereby, it is possible to secure seizure resistance and mechanical strength of the sliding portion between each shoe and the swash plate. As a result, the swash plate type hydraulic rotating machine can be reduced in size, increased in output, and improved in efficiency.
(8).本発明によると、中空なケーシングと、該ケーシング内に回転可能に設けられた回転軸と、該回転軸と共に回転するように前記ケーシング内に設けられ周方向に離間する複数のシリンダと該各シリンダに対応した位置で端面に開口したシリンダポートとが形成されたシリンダブロックと、該シリンダブロックの各シリンダ内に往復動可能に挿嵌された複数のピストンとを備え、前記第1の部材は、前記油路となる前記シリンダポートが形成された前記シリンダブロックであり、前記第2の部材は、前記シリンダブロックの前記シリンダに対して摺動する前記ピストンであることにある。 (8). According to the present invention, a hollow casing, a rotating shaft provided rotatably in the casing, a plurality of cylinders provided in the casing so as to rotate together with the rotating shaft and spaced apart in the circumferential direction, and the cylinders And a plurality of pistons that are removably inserted into the cylinder blocks of the cylinder block, and the first member includes: The cylinder block in which the cylinder port serving as the oil passage is formed, and the second member is the piston that slides with respect to the cylinder of the cylinder block.
この構成によれば、第1の部材となるシリンダブロックと第2の部材となるピストンとの互いに摺動する摺動面の一方に、上述の焼結銅合金からなる摺動層が形成される。これにより、シリンダとピストンとの摺動部位の耐焼付き性の確保と機械的強度の確保とを図ることができる。この結果、液圧回転機の小型化、高出力化、高効率化を図ることができる。 According to this configuration, the sliding layer made of the sintered copper alloy described above is formed on one of the sliding surfaces of the cylinder block serving as the first member and the piston serving as the second member that slide relative to each other. . Thereby, it is possible to ensure seizure resistance and mechanical strength of the sliding portion between the cylinder and the piston. As a result, the hydraulic rotating machine can be reduced in size, increased in output, and increased in efficiency.
(9).本発明によると、中空なケーシングと、該ケーシング内に回転可能に設けられた回転軸と、該回転軸と共に回転するように前記ケーシング内に設けられ周方向に離間して軸方向に延びる複数のシリンダと該各シリンダに対応した位置で端面に開口したシリンダポートとが形成されたシリンダブロックと、該シリンダブロックの各シリンダ内に往復動可能に挿嵌された複数のピストンと、前記ケーシングとシリンダブロックとの間に設けられ前記シリンダポートを介して前記各シリンダと連通する給排ポートが形成された弁板と、前記各ピストンの突出端側に揺動可能に取付けられた複数のシューと、前記シリンダブロック側となる一端面側に前記各シューが摺動すると共に他端面側に凸湾曲面状の摺動面が形成され、斜板支持点を傾転中心として傾転可能に設けられた斜板と、該斜板の摺動面と摺動する凹湾曲面状の傾転摺動面が形成され内部に前記シリンダポートから吐出される油液が流通する給油路が形成された斜板支持部材とを備え、前記第1の部材は、前記油路となる前記給油路が形成された前記斜板支持部材であり、前記第2の部材は、前記斜板支持部材に対して摺動する前記斜板であることにある。 (9). According to the present invention, a hollow casing, a rotating shaft rotatably provided in the casing, and a plurality of axially spaced apart circumferentially provided shafts that rotate together with the rotating shaft. A cylinder block formed with a cylinder and a cylinder port opened at an end face at a position corresponding to each cylinder; a plurality of pistons removably inserted into each cylinder of the cylinder block; the casing and the cylinder A valve plate provided between a block and formed with a supply / discharge port communicating with each cylinder via the cylinder port; a plurality of shoes attached to the protruding end side of each piston so as to be swingable; Each shoe slides on one end surface side which is the cylinder block side, and a convex curved surface sliding surface is formed on the other end surface side, with the swash plate support point as the tilt center. And a tilted sliding surface having a concave curved surface that slides on the sliding surface of the swash plate, and the fluid discharged from the cylinder port flows therethrough. A swash plate support member formed with an oil supply passage, wherein the first member is the swash plate support member formed with the oil supply passage serving as the oil passage, and the second member is the swash plate support member. The swash plate slides with respect to the plate support member.
この構成によれば、第1の部材となる斜板支持部材と第2の部材となる斜板との互いに摺動する摺動面の一方に、上述の焼結銅合金からなる摺動層が形成される。これにより、斜板支持部材と斜板との摺動部位の耐焼付き性の確保と機械的強度の確保とを図ることができる。この結果、可変容量型で、かつ、斜板式の液圧回転機の小型化、高出力化、高効率化を図ることができる。 According to this configuration, the sliding layer made of the above-mentioned sintered copper alloy is provided on one of the sliding surfaces of the swash plate supporting member that is the first member and the swash plate that is the second member that slides on each other. It is formed. Thereby, it is possible to ensure seizure resistance and mechanical strength of the sliding portion between the swash plate support member and the swash plate. As a result, the variable capacity and swash plate type hydraulic rotating machine can be reduced in size, increased in output and increased in efficiency.
(10).本発明によると、中空なケーシングと、該ケーシング内に回転可能に設けられ先端がドライブディスクとなった回転軸と、該回転軸と共に回転するように前記ケーシング内に設けられ周方向に離間して軸方向に延びる複数のシリンダと該各シリンダに対応した位置で端面に開口したシリンダポートとが形成されたシリンダブロックと、該シリンダブロックの各シリンダ内に往復動可能に挿嵌され突出端側が前記回転軸のドライブディスクに揺動可能に支持された複数のピストンと、前記シリンダブロック側となる一端面側に該シリンダブロックが摺動すると共に他端面側に凸湾曲面状の摺動面が形成され、弁板支持点を傾転中心として前記シリンダブロックと共に傾転可能に設けられる弁板と、該弁板の摺動面と摺動する凹湾曲面状の傾転摺動面が形成されたヘッドカバーとを備え、前記第1の部材は、前記シリンダポートを介して前記各シリンダと連通する前記油路となる給排ポートが形成された前記弁板であり、前記第2の部材は、前記弁板が摺動する前記ヘッドカバーであることにある。 (10). According to the present invention, a hollow casing, a rotary shaft provided rotatably in the casing and having a tip as a drive disk, and provided in the casing so as to rotate together with the rotary shaft are spaced apart in the circumferential direction. A cylinder block formed with a plurality of cylinders extending in the axial direction and a cylinder port opened at an end face at a position corresponding to each cylinder, and a projecting end side of the cylinder block is reciprocably inserted into each cylinder. A plurality of pistons supported to be able to swing on a drive disk of a rotating shaft, and the cylinder block slides on one end surface side which is the cylinder block side, and a convex curved surface sliding surface is formed on the other end surface side. A valve plate that can be tilted together with the cylinder block with the valve plate support point as a tilting center, and a concave curved surface tilting slide that slides on the sliding surface of the valve plate A head cover having a surface formed thereon, wherein the first member is the valve plate in which a supply / discharge port serving as the oil passage communicating with each of the cylinders via the cylinder port is formed. This member is the head cover on which the valve plate slides.
この構成によれば、第1の部材となる弁板と第2の部材となるヘッドカバー(弁板支持部材)との互いに摺動する摺動面の一方に、上述の焼結銅合金からなる摺動層が形成される。これにより、弁板とヘッドカバーとの摺動部位の耐焼付き性の確保と機械的強度の確保とを図ることができる。この結果、可変容量型で、かつ、車軸式の液圧回転機の小型化、高出力化、高効率化を図ることができる。 According to this configuration, one of the sliding surfaces of the valve plate serving as the first member and the head cover (valve plate support member) serving as the second member slides on each other, and is made of the above-described sintered copper alloy. A dynamic layer is formed. Thereby, it is possible to secure seizure resistance and mechanical strength of the sliding portion between the valve plate and the head cover. As a result, it is possible to reduce the size, increase the output, and increase the efficiency of the variable capacity and axle type hydraulic rotating machine.
以下、本発明に係る液圧回転機の実施の形態を、アキシャルピストン式の液圧回転機に適用した場合を例に挙げ、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。 Hereinafter, the embodiment of the hydraulic rotating machine according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, taking as an example the case of applying to an axial piston type hydraulic rotating machine.
図1ないし図10は本発明の第1の実施の形態を示している。図中、1は第1の実施の形態で採用した液圧回転機、より具体的には、油液の代表例である作動油の供給により駆動される固定容量型で、かつ斜板式の油圧モータ(以下、油圧モータ1という)を示している。2は油圧モータ1の外殻をなす中空なケーシングで、該ケーシング2は、有底筒状に形成され開口部3Aと底部3Bとを有するケーシング本体3と、該ケーシング本体3の開口部3Aを閉塞する蓋体4とにより構成されている。
1 to 10 show a first embodiment of the present invention. In the figure,
ケーシング本体3の底部3Bには、後述する回転軸5の軸中心に対して傾斜した傾斜面3Cが形成されている。ケーシング2の蓋体4には、一対の給排通路4A,4Bが形成されている。これらの給排通路4A,4Bは、例えば方向制御弁等を介して油圧源(いずれも図示せず)に接続される。この場合、例えば一方の給排通路4Aから高圧の圧油(モータ駆動圧)が供給されるときには、他方の給排通路4Bが低圧側となって当該油圧モータの戻り油をタンクに向け排出するものである。
The
回転軸5は、ケーシング2内に軸方向に伸長して回転可能に設けられている。回転軸5は、軸方向の一側(図1の右側)がケーシング本体3の底部3Bに軸受6を介して回転可能に取付けられている。回転軸5の他側(図1の左側)は、蓋体4に軸受7を介して回転可能に取付けられている。
The
シリンダブロック8は、ケーシング2内に回転軸5を介して回転可能に設けられている。シリンダブロック8は、回転軸5の外周側にスプライン結合して取付けられ、回転軸5と共に(一体に)回転する。シリンダブロック8は、一方(図1の右方)の端面側が後述の斜板14に対向する。シリンダブロック8の他方(図1の左方)の端面は、後述する弁板12の摺動面12Aに摺動する摺動面(切換摺動面)8Aとなっている。シリンダブロック8には、後述するシリンダ9がシリンダポート10と共に形成されている。
The
複数のシリンダ9は、シリンダブロック8にそれぞれ形成(穿設)されている。各シリンダ9は、回転軸5を中心にしてシリンダブロック8の周方向に一定の間隔をもって離間し、シリンダブロック8の軸方向に延びている。各シリンダ9の一端側(図1の右端側)は、シリンダブロック8の端面に開口する。各シリンダ9の他端側(図1の左端側)には、シリンダポート10が形成されている。各シリンダ9の内面は、後述するピストン11の摺動面11Bが摺動する摺動面9Aとなっている。シリンダポート10は、各シリンダ9に対応した位置で、シリンダブロック8の摺動面8Aに開口するように形成(穿設)されている。シリンダポート10は、後述する弁板12の給排ポート12B,12Cと間欠的に連通する。
The plurality of
複数のピストン11は、各シリンダ9内に往復動可能にそれぞれ挿嵌されている。各ピストン11は、例えば給排通路4A,4B側からシリンダポート10を介してシリンダ9内に圧油が給排されることにより、それぞれのシリンダ9内を摺動変位(往復動)する。このときに、各ピストン11は、摺動変位に基づいて、シリンダブロック8に対し回転軸5を中心とした回転力を発生させる。
The plurality of
各ピストン11の軸方向の一端側(図1の右端側)は、後述する斜板14に向けシリンダ9から突出すると共に、その突出端は球形部11Aとなっている。この球形部11Aには、後述のシュー13が装着されている。各ピストン11の外周面は、シリンダ9の内面である摺動面9Aに対して摺動する摺動面11Bとなっている。各ピストン11の内部には、シリンダ9内の油液(作動油)が流通する第1の給油路11Cが軸方向に延びるように形成されている。第1の給油路11Cは、シリンダ9内の油液を、シュー13に形成された第2の給油路13Bを通じて当該シュー13と斜板14との摺動部位に、潤滑油として供給するものである。
One end side (right end side in FIG. 1) of each
弁板12は、ケーシング2の蓋体4とシリンダブロック8との間に設けられている。弁板12は、円板状に形成され、蓋体4に固着されている。弁板12は、シリンダブロック8側となる一端面側(図1の右端面側)が、該シリンダブロック8の摺動面8Aが摺動する摺動面12Aとなっている。弁板12には、ピストン上死点と下死点を挟むように一対の給排ポート12B,12Cが形成されている。給排ポート12B,12Cは、シリンダ9と蓋体4の給排通路4A,4Bとの間で油液が流通するものである。給排ポート12B,12Cの一端側(図1の右端側)は、摺動面12Aに開口し、シリンダポート10を介してシリンダ9と連通している。給排ポート12B,12Cの他端側(図1の左端側)は、蓋体4の給排通路4A,4Bと連通している。
The
シュー13は、各ピストン11の突出端側である球形部11Aに揺動自在に取付けられている。各シュー13は、後述する斜板14の摺動面14Aに対して摺動する摺動面13Aを有している。各シュー13は、ピストン11によって斜板14の摺動面14Aに押付けられることにより、シリンダブロック8の回転に伴って当該摺動面14A上を環状の軌跡を描くように摺動する。
The
各シュー13には、ピストン11の第1の給油路11Cに接続される第2の給油路13Bが内部を貫通するように形成されている。第2の給油路13Bは、第1の給油路11Cからの油液が流通するもので、第2の給油路13Bの一端側(図1の右端側)は、摺動面13Aに開口している。これにより、シリンダ9内の油液は、第1の給油路11Cと第2の給油路13Bとを介してシュー13と斜板14との摺動部位に供給される構成となっている。
Each
斜板14は、シリンダブロック8を挟んで弁板12とは反対側の位置に、該シリンダブロック8と対向して設けられている。斜板14は、その中心部に回転軸5挿通した状態で、ケーシング本体3の底部3Bとシリンダブロック8との間に斜めに(底部3Bの傾斜面3Cに沿って傾斜した状態で)配置されている。斜板14は、シリンダブロック8と対向する面が、各シュー13の摺動面13Aが摺動する摺動面14Aとなっている。
The
シュー押え15は、各シュー13をそれぞれ位置規制するためのものである。シュー押え15は、リング状に形成されている。リテーナボール16は、シリンダブロック8の一端部(図1の右端部)に嵌合されている。リテーナボール16の外周面は、球面状となってシュー押え15の内周面に嵌合している。押圧ばね17は、シリンダブロック8内に位置してリテーナボール16と該シリンダブロック8との間に設けられている。押圧ばね17は、リテーナボール16,シュー押え15を介して、各シュー13を斜板14に向けて押圧する。これと共に、押圧ばね17は、シリンダブロック8の摺動面8Aを弁板12に向けて押圧する。
The
次に、第1の実施の形態による油圧モータ1の作動について説明する。
Next, the operation of the
油圧源(油圧ポンプ)から供給された圧油は、蓋体4に形成された供給通路となる給排通路4Aに導かれる。給排通路4Aに導かれた圧油は、弁板12に形成された供給ポートとなる給排ポート12B、シリンダブロック8のシリンダポート10を通ってシリンダ9内に供給される。この結果、シリンダ9内の圧油はピストン11を押圧し、該ピストン11を介してシュー13を斜板14の摺動面14Aに押付ける。この押付け力の反力によってピストン11がシリンダブロック8を回転させ、該シリンダブロック8と一体に回転軸5を回転駆動する。このとき、シリンダ9内に供給された圧油は、シリンダポート10、弁板12に形成された排出ポートとなる給排ポート12C、蓋体4に形成された排出通路となる給排通路4Bを通じて、タンクに還流される。
The pressure oil supplied from the hydraulic source (hydraulic pump) is guided to the supply /
次に、第1の実施の形態の特徴となる焼結合金により形成された摺動層21(図2ないし図5参照)に就いて説明する。 Next, the sliding layer 21 (see FIGS. 2 to 5) formed of a sintered alloy, which is a feature of the first embodiment, will be described.
即ち、油圧モータ1は、運転時に、「第1の部材」となるシリンダブロック8のシリンダ9と「第2の部材」となるピストン11とが摺動する。これに加えて、「第1の部材」となる弁板12と「第2の部材」となるシリンダブロック8とが摺動する。さらに、「第1の部材」となるシュー13と「第2の部材」となる斜板14とが摺動する。
In other words, during operation, the
この場合、第1組目の「第1の摺動面と第2の摺動面」について述べると、シリンダブロック8は、「第1の摺動面」となるシリンダ9の摺動面9Aを有し、ピストン11は、「第2の摺動面」となる摺動面11Bを有し、シリンダ9の摺動面9Aには「油路」となるシリンダポート10が開口する構成となっている。第2組目の「第1の摺動面と第2の摺動面」について述べると、弁板12は、「第1の摺動面」となる摺動面12Aを有し、シリンダブロック8は、「第2の摺動面」となる摺動面8Aを有し、弁板12の摺動面12Aには「油路」となる給排ポート12B,12Cが開口し、シリンダブロック8の摺動面8Aには「油路」となるシリンダポート10が開口する構成となっている。第3組目の「第1の摺動面と第2の摺動面」について述べると、シュー13は、「第1の摺動面」となる摺動面13Aを有し、斜板14は、「第2の摺動面」となる摺動面14Aを有し、シュー13の摺動面13Aには、「油路」となる第2の給油路13Bが開口する構成となっている。即ち、油圧モータ1の摺動部位となる「第1の摺動面と第2の摺動面」との摺動部位は、何れも「油路」を通じて油液(作動油)が供給される構成となっている。
In this case, describing the first set of “first sliding surface and second sliding surface”, the
第1の実施の形態の場合は、3組の「第1の摺動面と第2の摺動面」のうちの少なくとも1組の「第1の摺動面と第2の摺動面」を、次に説明するような構成としている。なお、以下の説明は、「第1の摺動面」の代表例として、弁板12の摺動面12Aを用い、「第2の摺動面」の代表例として、シリンダブロック8の摺動面8Aを用いて説明する。
In the case of the first embodiment, at least one set of “first sliding surface and second sliding surface” out of three sets of “first sliding surface and second sliding surface”. Is configured as described below. In the following description, the sliding
第1の実施の形態の場合は、弁板12の摺動面12Aとシリンダブロック8の摺動面8Aとのうちの一方の摺動面、例えば弁板12の摺動面12Aは、図2ないし図5に示すような焼結銅合金からなる摺動層21が形成されている。即ち、弁板12は、鋳鉄や鋼等の鉄系材料により形成すると共に、その表面となる摺動面12Aは、Cu(銅)およびSn(スズ)を主成分とすると共に残りの成分を残部とした組成の焼結銅合金からなる。なお、主成分(CuおよびSn)と残部の成分とを足すと100重量%となる。ここで、残部の成分は、2〜6重量%(2重量%以上6重量%以下)のCaF2(フッ化カルシウム)を必須成分とし、かつ、該CaF2の平均粒径を40μm〜350μm(40μm以上350μm以下)の範囲に規制している。この場合、焼結銅合金は、主成分であるCuとSnの重量%に対し、必須成分であるCaF2を含む残部の成分の重量%を足すと、合計100重量%となるものである。In the case of the first embodiment, one of the sliding
これに対し、弁板12の摺動面12Aとシリンダブロック8の摺動面8Aとのうちの他方の摺動面、例えばシリンダブロック8の摺動面8Aは、鉄鋼系材料の摺動層により構成している。具体的には、シリンダブロック8は、鋳鉄や鋼等の鉄系材料により形成され、窒化系の熱処理や浸炭系の熱処理を施すと共に、必要に応じて表面処理、被膜処理を施したものとしている。即ち、シリンダブロック8の摺動面8Aは、上述のような銅合金からなる摺動層21は形成していない。
On the other hand, the other sliding surface of the sliding
ここで、一方の摺動面(弁板12の摺動面12A)に摺動層21として形成される焼結銅合金の残部の成分は、CaF2を必須成分とすることに加えて、Pb(鉛)、Ni(ニッケル)、Be(ベリウム)、P(リン)、Fe(鉄)、Zn(亜鉛)、Al(アルミニウム)、Si(ケイ素)、Mn(マンガン)、Mg(マグネシウム)、S(硫黄)、Ti(チタン)、V(バナジウム)、Cr(クロム)、W(タングステン)のうちの少なくとも1つ以上の成分を含んだ組成とすることが好ましい。例えば、焼結銅合金は、CuおよびSnを主成分とし、この主成分のうちのSnは、11〜13重量%(11重量%以上13重量%以下)とすることができる。主成分のうちのCuは、50重量%以上90重量%以下であることが望ましい。一方、主成分に対する残りの成分、即ち、残部の成分は、4〜6重量%(4重量%以上6重量%以下)のNi、2〜6重量%(2重量%以上6重量%以下)のCaF2を必須成分として含んだ組成とすることができる。この場合も、主成分であるCuとSnの重量%に対し、必須成分であるCaF2とNiを含む残部の成分の重量%を足すと、合計100重量%となる。Here, the remaining component of the sintered copper alloy formed as the sliding
より好ましくは、摺動層21として形成される焼結銅合金の残部の成分は、CaF2を必須成分とすることに加えて、PbとNiとを必須成分とする。例えば、焼結銅合金は、CuおよびSnを主成分とし、この主成分のうちのSnは、11〜13重量%(11重量%以上13重量%以下)とすることができる。一方、主成分に対する残りの成分、即ち、残部の成分は、1〜3重量%(1重量%以上3重量%以下)のPb、4〜6重量%(4重量%以上6重量%以下)のNi、2〜6重量%(2重量%以上6重量%以下)のCaF2を必須成分として含んだ組成とすることができる。この場合も、主成分であるCuとSnの重量%に対し、必須成分であるCaF2とNiとPbを含む残部の成分の重量%を足すと、合計100重量%となる。More preferably, the remaining component of the sintered copper alloy formed as the sliding
さらに、焼結銅合金中に含まれるCaF2は、粒径が40μm〜350μm(40μm以上350μm以下)の範囲のものが90〜100重量%(90重量%以上100重量%以下)となるように規制する。この場合、CaF2の粒径の規制は、例えば、CaF2の粉を篩に掛けて管理することができる。Further, the CaF 2 contained in the sintered copper alloy has a particle size in the range of 40 μm to 350 μm (40 μm to 350 μm) so that it is 90 to 100% by weight (90% to 100% by weight). regulate. In this case, regulation of the particle size of the CaF 2, for example, can be managed over a CaF 2 powder sieve.
このような焼結銅合金からなる摺動層21は、粉末冶金により製造する。具体的な製造方法について述べると、まず、CuおよびSnを主成分とした焼結銅合金の原料を機械的に混合し、均一な混合粉を作製する。混合粉の金属組成は、残部の必須成分であるCaF2の他、必要に応じて、粉末冶金で製造可能なPb、Ni、Be、P、Fe、Zn、Al、Si、Mn、Mg、S、Ti、V、Cr、W等の単体またはこれらの合金の1種以上を添加してもよい。ただし、Mg、S、Ti、V、Cr、Wについては、効果を期待する成分ではなく添加可能な成分であり、相手材を傷付けない程度の重量%であれば添加してもよい。Be、P、Fe、Zn、Al、Si、Mn、Mg、S、Ti、V、Cr、Wの合計は、5重量%未満、即ち、0重量%以上5重量%未満であることが望ましい。The sliding
混合粉は、例えば弁板12の摺動面12Aの形状に対応する成形型に入れ、0.5〜5MPa(0.5MPa以上5MPa以下)の圧力で成形することにより、焼結前の摺動層21に対応する成形体を形成する。この成形体は、CIP(冷間静水圧加圧)を用いて成形してもよい。一方、焼結銅合金の摺動層21が表面に形成される母材は、例えば鋼材を弁板12の形状に形成(加工)した後、表面にCuをメッキする。Cuメッキした鋼材(母材)に上記成形体を載置し、還元ガス雰囲気の焼結炉にて、500〜900℃(500℃以上900℃以下)まで温度を上げ、0.5〜4時間(0.5時間以上4時間以下)、所定の温度で保持する。これにより、成形体が焼結すると同時に、成形体がCuをメッキした鋼材(母材)に拡散接合される。この結果、表面に焼結銅合金からなる摺動層21が形成された部材(弁板12)を製作することができる。
The mixed powder is placed in a molding die corresponding to the shape of the sliding
焼結時には、加圧をすることが望ましく、加圧した場合には、焼結銅合金と母材との密着性を向上することができる。別の製作方法としては、カーボンモールドにCuをメッキした鋼材(母材)を置き、その上に混合粉を詰めて焼結を行う。この場合、混合粉はカーボンピン等で加圧する。 It is desirable to apply pressure during sintering, and when pressurized, adhesion between the sintered copper alloy and the base material can be improved. As another manufacturing method, a steel material (base material) plated with Cu is placed on a carbon mold, and mixed powder is packed thereon and sintered. In this case, the mixed powder is pressurized with a carbon pin or the like.
焼結方法は、加熱による焼結の他、ホットプレス(加熱+加圧)、通電焼結、プラズマ焼結等の方法を採用してもよい。このような焼結方法を用いれば、相対密度95%以上の摺動層21を製作することができる。さらに、HIP(熱間静水圧加圧)等を用いて相対密度を上げることも可能である。
As the sintering method, in addition to sintering by heating, methods such as hot pressing (heating + pressurization), current sintering, plasma sintering, etc. may be adopted. If such a sintering method is used, the sliding
なお、一般的に粉末冶金により製造された焼結部材は、500μm以上の巣やピンホールを欠陥として扱い、量産品質管理が行われる。 In general, sintered members manufactured by powder metallurgy are handled as defects of nests and pinholes of 500 μm or more, and mass production quality control is performed.
次に、CuおよびSnを主成分とする銅合金の成分について説明する。主成分であるSnは、焼結時にCuに拡散して焼結を促進して青銅合金を形成する成分となる。Snは、5〜15重量%(5重量%以上15重量%以下)の範囲で含有するのが一般的である。この含有量が少ないと、焼結性が不十分となって組織の機械的強度が低下する他、鋼材上のCuメッキとの拡散接合が進まず、十分な接合強度を得られない可能性がある。一方、含有量が多いと、偏析およびポアーが生じて組織が脆弱化する虞があり、機械的強度の低下、摺動特性の悪化に繋がる可能性がある。 Next, the components of the copper alloy containing Cu and Sn as main components will be described. Sn as the main component is a component that diffuses into Cu during sintering and promotes sintering to form a bronze alloy. Sn is generally contained in the range of 5 to 15% by weight (5% to 15% by weight). If this content is small, the sinterability becomes insufficient and the mechanical strength of the structure decreases, and diffusion bonding with the Cu plating on the steel material does not proceed, and there is a possibility that sufficient bonding strength cannot be obtained. is there. On the other hand, if the content is large, segregation and pores may occur and the structure may become brittle, which may lead to a decrease in mechanical strength and a deterioration in sliding characteristics.
残部の成分であるPbの含有量については、10重量%を超えると焼結時に溶融して湯引けの巣を発生させ、強度低下の原因となる虞がある。そこで、Pbは、例えば0〜10重量%(0重量%以上10重量%以下)とすることができる。残部の成分であるNiの含有量については、機械的強度を付与する機能があるが、2重量%未満では効果が発現せず、8重量%以上入れると、機械的強度が上昇しなくなる。15重量%以上を上回ると、固融するための融点が上昇し、焼結温度を上げて焼結する必要がある。そこで、Niは、例えば15重量%未満、即ち、0重量%以上15重量%未満、具体的には、2重量%以上15重量%未満、より具体的には、2重量%以上8重量%未満とすることができる。 When the content of Pb as the remaining component exceeds 10% by weight, it melts during sintering to generate a hot-cold nest, which may cause a decrease in strength. Therefore, Pb can be, for example, 0 to 10% by weight (0 to 10% by weight). The content of Ni, which is the remaining component, has a function of imparting mechanical strength, but if it is less than 2% by weight, no effect is exhibited, and if 8% by weight or more is added, mechanical strength does not increase. If it exceeds 15% by weight, the melting point for solid melting rises, and it is necessary to raise the sintering temperature for sintering. Therefore, Ni is, for example, less than 15% by weight, that is, 0% by weight or more and less than 15% by weight, specifically 2% by weight or more and less than 15% by weight, more specifically 2% by weight or more and less than 8% by weight. It can be.
まとめると、例えば、主成分は、Cu:50重量%よりも大きく93重量%以下、Sn:5重量%以上15重量%以下とすることができる。残部の成分は、CaF2:2重量%以上6重量%以下、Pb:0重量%以上10重量%以下、Ni:0重量%以上15重量%未満、その他の残部の成分:0重量%以上5重量%未満とすることができる。即ち、全てを加えると、合計100重量%とすることができる。In summary, for example, the main component can be greater than Cu: 50 wt% and 93 wt% or less, and Sn: 5 wt% or more and 15 wt% or less. The remaining components are CaF 2 : 2 wt% or more and 6 wt% or less, Pb: 0 wt% or more and 10 wt% or less, Ni: 0 wt% or more and less than 15 wt%, Other remaining components: 0 wt% or more and 5 wt% or less It can be less than% by weight. That is, when all are added, the total amount can be 100% by weight.
図2および図3は、このようにして製作した銅合金の表面、即ち、摺動層21として形成された焼結銅合金の表面を模式的に示している。図4および図5は、その断面を模式的に示している。なお、図2および図4は、仕上げ加工後の銅合金を示し、図3および図5は、馴染み(ならし)運転後の銅合金を示している。
2 and 3 schematically show the surface of the copper alloy thus manufactured, that is, the surface of the sintered copper alloy formed as the sliding
これら図2ないし図5において、符号22が付された梨子地模様の部位はCuを示し、符号23が付された黒塗り部位はCaF2の粒子を示し、符号24が付された白塗り(紙面の色)の部位は、銅合金の表面からCaF2が脱落することにより形成された空孔を示している。図2ないし図5では、銅合金のマトリックス中に平均粒径が40μm〜350μmのCaF2粒子23が粒状に均一に分散した組織となっている。2 to 5, the pear-skinned pattern portion denoted by
図2および図4に示す仕上げ加工後の銅合金は、焼結後、その表面に旋削、研磨、ラップ等による仕上げ加工が施されたものである。この仕上げ加工により、その表面は、CaF2の粒子23が脱落し空孔24が形成された箇所と、脱落せずに残存した箇所が混在した状態になる。一方、図4に示すように、表面以外の内部のCaF2粒子23は、脱落せずに内部に分散し介在する。このため、銅合金の強度は低下せず、表面の脱落した箇所(空孔24)のみが油溜として作用する。これにより、銅合金の強度を確保しつ、耐焼き付き性を向上させることが可能になる。表面の脱落せずに残存しているCaF2粒子23は、固体潤滑剤として作用するため、残存した場合においても、耐焼付き性を向上させる効果を発揮する。The finished copper alloy shown in FIG. 2 and FIG. 4 is obtained by finishing the surface by sintering, polishing, lapping or the like after sintering. By this finishing process, the surface is in a state where a portion where the CaF 2 particles 23 are dropped and the
図3および図5に示す馴染み運転後の銅合金は、30分程度の馴染み(ならし)運転を行った後のものである。運転により銅合金の表面に摺動抵抗が加わり、CaF2の粒子23が、図2および図4に示す表面状態よりもさらに脱落し、油溜となる空孔24が増大する。これにより、耐焼き付き性がさらに向上した表面状態になっていることが分かる。この場合、摺動層21の銅合金、即ち、CuおよびSnを主成分とした第1の実施の形態の銅合金は、モース硬度が4〜5程度であるのに対して、CaF2の粒子23は、銅合金と同程度のモース硬度4である。ただし、CaF2の粒子23は、脆く破壊されやすい粒子であるため、運転時に脱落したCaF2の粒子23は、摺動層21の銅合金を実質的に傷付けることなく排出される。摺動相手材料は、モース硬度5〜7程度の鋳鉄や鋼等の鉄鋼系材料であり、CaF2の粒子23より高硬度なため、摺動相手材料を実質的に傷付けることなく排出される。The copper alloy after the familiar operation shown in FIGS. 3 and 5 is the one after the familiar (run-in) operation for about 30 minutes. The sliding resistance is applied to the surface of the copper alloy by the operation, and the CaF 2 particles 23 are further dropped from the surface state shown in FIG. 2 and FIG. Thereby, it turns out that it is the surface state in which the seizure resistance was further improved. In this case, the copper alloy of the sliding
次に、第1の実施の形態による焼結銅合金の摺動層21の効果を確認するために行った試験について説明する。
Next, a test performed to confirm the effect of the sliding
まず、焼結銅合金を摺動層21として形成した弁板12を組み込んだ実機の油圧モータ1を用いて、焼付き試験を実施した。この試験に用いた弁板12の摺動層21となる焼結銅合金は、CuおよびSnを主成分とし、この主成分のうちのSnは、11〜13重量%の組成とした。残部の成分は、3重量%のCaF2、1〜3重量%のPb、4〜6重量%のNiを必須成分として含んだ組成とした。CaF2の平均粒径を、それぞれ50μm、100μm、280μmに調整した3つの弁板12のそれぞれについて、焼付き試験を行った。なお、弁板12の摺動相手となるシリンダブロック8の表面は、鉄鋼系材料の摺動層とした(焼結銅合金の摺動層は形成されていない)。First, a seizure test was performed using the actual
焼付き試験は、弁板12とシリンダブロック8の摺動面圧を通常より高くした油圧モータ1で行った。即ち、回転数一定の条件で、モータ駆動圧力を徐々に上昇させ、弁板12とシリンダブロック8との摺動部位からの漏れ量が急激に上昇したときの圧力を、焼付き限界値として評価した。具体的には、前述の特許文献1による技術(従来技術)で製作したCaF2を含まない焼結銅合金の弁板と比較した。The seizure test was performed with the
図6にその試験結果を示す。焼付き限界値は、従来技術と比較して、CaF2の平均粒径が50μm、100μm、280μmのいずれの場合においても、従来技術以上の焼付き限界値が得られることが確認できた。FIG. 6 shows the test results. It was confirmed that the seizure limit value was higher than that of the prior art when the average particle size of CaF 2 was 50 μm, 100 μm, or 280 μm, as compared with the prior art.
次に、上述した実機モータの試験の結果から、従来技術と同等以上の焼付き限界値が得られるCaF2の重量%および粒径範囲を把握するために、要素試験(焼付き限界試験)を実施した。この焼付き限界試験は、試験圧力一定の条件で15分摺動させた後、分解して摺動面を確認する。問題なければ0.5MPaずつ試験圧力を上昇させる。摺動材が相手材に移着した試験圧力を焼付限界点とし評価した。焼付き限界試験の試験条件は、以下の通りである。Next, in order to grasp the weight% and particle size range of CaF 2 from which the seizure limit value equal to or higher than that of the prior art can be obtained from the result of the above-described actual motor test, an element test (seizure limit test) is performed. Carried out. In this seizure limit test, after sliding for 15 minutes under the condition of a constant test pressure, it is disassembled and the sliding surface is confirmed. If there is no problem, the test pressure is increased by 0.5 MPa. The test pressure at which the sliding material was transferred to the mating material was evaluated as the seizing limit point. The test conditions for the seizure limit test are as follows.
試験機:JIS定速型摩擦試験機(JIS D4311)
摺動板ライニング:外径Φ97mm×内径Φ54mm
摺動部面積:51cm2
相手材:FCD
摺速:10.8m/sec
試験圧力:0.5MPaから0.5MPaずつ試験機のシリンダ圧力を上昇(各圧力で15分運転)
油温:50℃
潤滑油:油圧作動油(VG46)Testing machine: JIS constant speed type friction testing machine (JIS D4311)
Sliding plate lining: Outer diameter Φ97mm x Inner diameter Φ54mm
Sliding part area: 51 cm 2
Opponent material: FCD
Sliding speed: 10.8m / sec
Test pressure: Increase the tester cylinder pressure by 0.5MPa from 0.5MPa (run for 15 minutes at each pressure)
Oil temperature: 50 ° C
Lubricating oil: Hydraulic fluid (VG46)
まず、CaF2の重量%を変化させた評価試験を行った。この試験に用いた試験片の銅合金は、異なる2種類を用意した。一方の銅合金は、CuおよびSnを主成分とし、この主成分のうちのSnは、11〜13重量%とした。主成分に対する残部の成分は、4〜6重量%のNi、2〜3重量%のCaF2を必須成分として含んだ組成(Cu-Sn-Ni-CaF2)とした。First, an evaluation test in which the weight percent of CaF 2 was changed was performed. Two different types of copper alloys for the test pieces used in this test were prepared. One copper alloy has Cu and Sn as main components, and Sn in the main components is 11 to 13% by weight. The remaining component with respect to the main component was a composition (Cu—Sn—Ni—CaF 2 ) containing 4 to 6 wt% Ni and 2 to 3 wt% CaF 2 as essential components.
他方の銅合金は、CuおよびSnを主成分とし、この主成分のうちのSnは、11〜13重量%とした。主成分に対する残部の成分は、1〜3重量%のPb、4〜6重量%のNi、1〜6重量%のCaF2を必須成分として含んだ組成(Cu-Sn-Ni-Pb-CaF2)とした。なお、いずれも(一方の銅合金も他方の銅合金も)、CaF2の平均粒径は、100μmに調整した。The other copper alloy has Cu and Sn as main components, and Sn in the main components is 11 to 13% by weight. The remaining components with respect to the main component are composed of 1 to 3% by weight of Pb, 4 to 6% by weight of Ni, and 1 to 6% by weight of CaF 2 as essential components (Cu—Sn—Ni—Pb—CaF 2 ). In either case (both one copper alloy and the other copper alloy), the average particle size of CaF 2 was adjusted to 100 μm.
図7にその試験結果を示す。この試験結果は、図6に示す実機モータでの焼付き試験におけるCaF2の平均粒径が100μmの弁板12の従来技術比が1.8倍であるので、同一組成で同一平均粒径(CaF2が3重量%で平均粒径が100μm)の要素試験データの値を従来技術比で同等(1.8倍)として整理した。FIG. 7 shows the test results. This test result shows that the ratio of the conventional technology of the
Cu-Sn-Ni-Pb-CaF2およびCu-Sn-Ni-CaF2の両組成において、CaF2が3重量%以下の場合、上述した銅合金表面の油溜効果が徐々に少なくなり、焼付き限界値についても徐々に低下する傾向があることが確認できた。従来技術と比較すると、Cu-Sn-Ni-CaF2の組成の方が焼付き限界が低い結果であるが、両組成ともにCaF2が2重量%以上であれば従来技術同等以上の焼付き限界値であることが確認できた。In both compositions of Cu—Sn—Ni—Pb—CaF 2 and Cu—Sn—Ni—CaF 2 , when CaF 2 is 3 wt% or less, the above-described oil reservoir effect on the copper alloy surface gradually decreases, It was confirmed that the sticking limit value also tends to decrease gradually. Compared with the prior art, the composition of Cu—Sn—Ni—CaF 2 has a lower seizure limit. However, if both compositions have CaF 2 of 2% by weight or more, the seizure limit is equal to or higher than that of the prior art. It was confirmed that it was a value.
次に、CaF2の平均粒径を変化させた評価試験を行った。この試験に用いた試験片の銅合金は、異なる2種類を用意した。一方の銅合金は、CuおよびSnを主成分とし、この主成分のうちのSnは、11〜13重量%とした。主成分に対する残部の成分は、4〜6重量%のNi、3重量%のCaF2を必須成分として含んだ組成(Cu-Sn-Ni-CaF2)とした。Next, evaluation tests were carried out with varied average particle diameter of CaF 2. Two different types of copper alloys for the test pieces used in this test were prepared. One copper alloy has Cu and Sn as main components, and Sn in the main components is 11 to 13% by weight. The remaining component with respect to the main component was a composition (Cu—Sn—Ni—CaF 2 ) containing 4 to 6 wt% Ni and 3 wt% CaF 2 as essential components.
他方の銅合金は、CuおよびSnを主成分とし、この主成分のうちのSnは、11〜13重量%とした。主成分に対する残部の成分は、1〜3重量%のPb、4〜6重量%のNi、3重量%のCaF2を必須成分として含んだ組成(Cu-Sn-Ni-Pb-CaF2)とした。The other copper alloy has Cu and Sn as main components, and Sn in the main components is 11 to 13% by weight. The remaining components with respect to the main component include a composition (Cu—Sn—Ni—Pb—CaF 2 ) containing 1 to 3 wt% Pb, 4 to 6 wt% Ni, and 3 wt% CaF 2 as essential components. did.
図8に試験結果を示す。この試験結果も、図6に示す実機モータでの焼付き試験におけるCaF2の平均粒径が100μmの弁板12の従来技術比が1.8倍であるので、同一組成で同一平均粒径(CaF2が3重量%で平均粒径が100μm)の要素試験データの値を従来技術比で同等(1.8倍)として整理した。Cu-Sn-Ni-Pb-CaF2の組成の場合、平均粒径が40μm未満のとき、および350μmを超えるときに焼付き限界が急激に低下する結果であった。これに対し、平均粒径が40〜350μmの範囲では焼付き限界が従来技術同等以上であることが確認できた。FIG. 8 shows the test results. This test result is also 1.8 times the conventional technology ratio of the
Cu-Sn-Ni-CaF2の組成の場合、平均粒径100μmにおいて従来技術比1.2倍の焼付き限界であったが、Cu-Sn-Ni-Pb-CaF2の組成の実機モータによる焼付き試験および要素試験結果より推測すると、平均粒径が40〜350μmの範囲では焼付き限界が急激に低下することはないと考えられる。従って、Cu-Sn-Ni-Pb-CaF2およびCu-Sn-Ni-CaF2の両組成において、CaF2の平均粒径が40〜350μmの範囲では、従来技術と同等以上の焼付き限界値を得ることが可能であると考えられる。In the case of the composition of Cu—Sn—Ni—CaF 2 , the seizure limit was 1.2 times that of the prior art at an average particle size of 100 μm, but the actual motor with the composition of Cu—Sn—Ni—Pb—CaF 2 Presuming from the seizure test and the element test results, it is considered that the seizure limit does not rapidly decrease when the average particle size is in the range of 40 to 350 μm. Therefore, in both compositions of Cu—Sn—Ni—Pb—CaF 2 and Cu—Sn—Ni—CaF 2 , when the average particle size of CaF 2 is in the range of 40 to 350 μm, the seizure limit value is equal to or higher than that of the prior art. Is considered possible.
以上のことより、焼付き試験(要素試験)の結果をまとめると、CaF2を2重量%以上、平均粒径を40〜350μmの範囲で管理することにより、耐焼付き性を従来技術と同等以上とすることが可能である。From the above, the results of seizure test (element test) are summarized. By controlling CaF 2 in an amount of 2% by weight or more and the average particle size in the range of 40 to 350 μm, seizure resistance is equal to or higher than that of the prior art. Is possible.
次に、エロージョン摩耗量についても、CaF2の重量%および粒径範囲を把握するために、要素試験(エロージョン試験)を行った。Next, an elemental test (erosion test) was performed on the erosion wear amount in order to grasp the weight percent of CaF 2 and the particle size range.
エロージョン試験は、超音波式エロージョン試験機を用いて発振ホーンの先端に試料を付け、水流を試料に当てながら超音波を発振し、試料の重量変化を測定した。即ち、超音波を発信すると、試料面にキャビテーションが発生し、ライニング部の脱落が発生する。この状態で、1時間後と2時間後の試料の重量を測定し、試験片の重量減少量を求め、これをエロージョン摩耗量とした。エロージョン試験の試験条件は、以下の通りである。 In the erosion test, a sample was attached to the tip of an oscillating horn using an ultrasonic erosion tester, ultrasonic waves were oscillated while applying a water flow to the sample, and the weight change of the sample was measured. That is, when an ultrasonic wave is transmitted, cavitation occurs on the sample surface, and the lining portion falls off. In this state, the weight of the sample after 1 hour and 2 hours was measured to determine the weight reduction amount of the test piece, which was taken as the erosion wear amount. The test conditions of the erosion test are as follows.
試験機:超音波式エロージョン試験機
試験片:外径18mm×厚さ10mm(ライニング厚み 1mm)
発振周波数:20kHz
振幅:±37μm
水温:50℃Tester: Ultrasonic erosion tester Test piece: Outer diameter 18mm x Thickness 10mm (lining thickness 1mm)
Oscillation frequency: 20 kHz
Amplitude: ± 37 μm
Water temperature: 50 ° C
試験結果は、1時間後と2時間後の試験片重量の減少量を、特許文献1の技術で製作したCaF2を含まない銅合金の試験結果との比較で評価した。縦軸には、試験片の摩耗量と従来技術との比較を示した従来技術比をプロットした。The test results were evaluated by comparing the decrease in the test piece weight after 1 hour and 2 hours with the test results of the copper alloy not containing CaF 2 manufactured by the technique of
まず、CaF2の重量%を変化させた評価試験を行った。この試験に用いた試験片の銅合金は、異なる2種類を用意した。一方の銅合金は、CuおよびSnを主成分とし、この主成分のうちのSnは、11〜13重量%とした。主成分に対する残部の成分は、4〜6重量%のNi、2〜3重量%のCaF2を必須成分として含んだ組成(Cu-Sn-Ni-CaF2)とした。First, an evaluation test in which the weight percent of CaF 2 was changed was performed. Two different types of copper alloys for the test pieces used in this test were prepared. One copper alloy has Cu and Sn as main components, and Sn in the main components is 11 to 13% by weight. The remaining component with respect to the main component was a composition (Cu—Sn—Ni—CaF 2 ) containing 4 to 6 wt% Ni and 2 to 3 wt% CaF 2 as essential components.
他方の銅合金は、CuおよびSnを主成分とし、この主成分のうちのSnは、11〜13重量%とした。主成分に対する残部の成分は、1〜3重量%のPb、4〜6重量%のNi、1〜6重量%のCaF2を必須成分として含んだ組成(Cu-Sn-Ni-Pb-CaF2)とした。なお、いずれも(一方の銅合金も他方の銅合金も)、CaF2の平均粒径は、100μmに調整した。The other copper alloy has Cu and Sn as main components, and Sn in the main components is 11 to 13% by weight. The remaining components with respect to the main component are composed of 1 to 3% by weight of Pb, 4 to 6% by weight of Ni, and 1 to 6% by weight of CaF 2 as essential components (Cu—Sn—Ni—Pb—CaF 2 ). In either case (both one copper alloy and the other copper alloy), the average particle size of CaF 2 was adjusted to 100 μm.
図9に試験結果を示す。Cu-Sn-Ni-Pb-CaF2およびCu-Sn-Ni-CaF2の両組成において、CaF2が少なくなるに従い、エロージョン摩耗量が少なくなる傾向であった。エロージョン摩耗量は、Cu-Sn-Ni-Pb-CaF2の組成の方が多い結果であったが、CaF2が6重量%以下であれば、エロージョン摩耗量は従来技術よりも少なくなることが確認できた。FIG. 9 shows the test results. In both compositions of Cu—Sn—Ni—Pb—CaF 2 and Cu—Sn—Ni—CaF 2 , the amount of erosion wear tended to decrease as CaF 2 decreased. The erosion wear amount was larger in the composition of Cu—Sn—Ni—Pb—CaF 2 , but if CaF 2 is 6 wt% or less, the erosion wear amount may be smaller than that in the prior art. It could be confirmed.
次に、CaF2の平均粒径を変化させた評価試験を行った。この試験に用いた試験片の銅合金は、異なる2種類を用意した。一方の銅合金は、CuおよびSnを主成分とし、この主成分のうちのSnは、11〜13重量%とした。主成分に対する残部の成分は、4〜6重量%のNi、3重量%のCaF2を必須成分として含んだ組成(Cu-Sn-Ni-CaF2)とした。Next, evaluation tests were carried out with varied average particle diameter of CaF 2. Two different types of copper alloys for the test pieces used in this test were prepared. One copper alloy has Cu and Sn as main components, and Sn in the main components is 11 to 13% by weight. The remaining component with respect to the main component was a composition (Cu—Sn—Ni—CaF 2 ) containing 4 to 6 wt% Ni and 3 wt% CaF 2 as essential components.
他方の銅合金は、CuおよびSnを主成分とし、この主成分のうちのSnは、11〜13重量%とした。主成分に対する残部の成分は、1〜3重量%のPb、4〜6重量%のNi、3重量%のCaF2を必須成分として含んだ組成(Cu-Sn-Ni-Pb-CaF2)とした。The other copper alloy has Cu and Sn as main components, and Sn in the main components is 11 to 13% by weight. The remaining components with respect to the main component include a composition (Cu—Sn—Ni—Pb—CaF 2 ) containing 1 to 3 wt% Pb, 4 to 6 wt% Ni, and 3 wt% CaF 2 as essential components. did.
図10に試験結果を示す。Cu-Sn-Ni-Pb-CaF2の組成において、CaF2の平均粒径が大きくなるに従い、エロージョン摩耗量が少なくなる傾向であった。エロージョン摩耗量は、Cu-Sn-Ni-Pb-CaF2の方がCu-Sn-Ni-CaF2の組成より多い結果であったが、CaF2の平均粒径が40μm以上であれば、エロージョン摩耗量は従来技術よりも少なくなることが確認できた。FIG. 10 shows the test results. In the composition of Cu—Sn—Ni—Pb—CaF 2 , the erosion wear amount tended to decrease as the average particle size of CaF 2 increased. The amount of erosion wear was higher in Cu-Sn-Ni-Pb-CaF 2 than in the composition of Cu-Sn-Ni-CaF 2 , but if the average particle size of CaF 2 was 40 µm or more, erosion It was confirmed that the amount of wear was less than that of the prior art.
エロージョン試験(要素試験)の結果をまとめると、CaF2を6重量%以下、平均粒径を40μm以上にすることで、エロージョン摩耗量は従来技術よりも少なく、機械的強度が従来技術と同等以上となることが分かった。The results of the erosion test (element test) are summarized as follows: CaF 2 is 6% by weight or less and the average particle size is 40 μm or more, so that the amount of erosion wear is less than that of the prior art and the mechanical strength is equal to or more than that of the prior art. I found out that
以上のモータ焼付き試験、および要素試験(焼付き限界試験とエロージョン試験)の結果をまとめると、CaF2を2〜6重量%(2重量%≦CaF2の含有割合≦6重量%)、平均粒径を40〜350μm(40μm≦CaF2の平均粒径≦350μm)の範囲にすることで、従来技術と同等以上の耐焼付き性および、機械的強度を両立することができることが分かった。Summarizing the results of the above motor seizure test and element test (seizure limit test and erosion test), CaF 2 is 2 to 6 wt% (2 wt% ≦ CaF 2 content ratio ≦ 6 wt%), average It has been found that by setting the particle size in the range of 40 to 350 μm (40 μm ≦ CaF 2 average particle size ≦ 350 μm), it is possible to achieve both seizure resistance equal to or higher than that of the prior art and mechanical strength.
特に、CuおよびSnを主成分とし、残部の成分にCaF2を必須成分とすることに加えて、PbとNiとを必須成分とすることにより、より高いレベルで耐焼付き性と機械的強度を両立できることを確認できた。この場合、CaF2は、粒径が40μm〜350μmの範囲で、CaF2の全重量に対して粒径が90重量%以上100重量%以下となるように管理する。これにより、銅合金の製造工程で欠陥として扱われる500μm以上の巣などの不良による空孔24との判別が可能となり、量産品質管理が容易な銅合金を提供することができる。In particular, in addition to Cu and Sn as main components and CaF 2 as an essential component in the remaining components, and Pb and Ni as essential components, seizure resistance and mechanical strength can be achieved at a higher level. We were able to confirm that both were compatible. In this case, CaF 2 is managed so that the particle size is 90 wt% or more and 100 wt% or less with respect to the total weight of CaF 2 in the range of 40 μm to 350 μm. As a result, it is possible to distinguish from
さらに、従来技術では、Pbを10重量%程度含有させることにより耐焼付き性を向上させたものがあるが、第1の実施の形態では、耐焼付き性を向上させるためにCaF2を配合したので、Pbの重量%を減らすことができる。しかも、CaF2を配合したことにより、機械的強度を向上させることもできる。これにより、第1の実施の形態では、Pbを3重量%以下まで低減しても、従来技術と同等以上の耐焼付き性および機械的強度を得ることができる。このため、近年の環境保全の観点から各種工業製品に含まれるPb等の環境負荷物質の含有を禁止するあるいは減少させる動きにも対応可能である。Furthermore, in the prior art, there is one in which seizure resistance is improved by containing about 10% by weight of Pb, but in the first embodiment, CaF 2 is blended in order to improve seizure resistance. , Pb weight% can be reduced. Moreover, the mechanical strength can be improved by blending CaF 2 . Thereby, in 1st Embodiment, even if it reduces Pb to 3 weight% or less, the seizure resistance and mechanical strength equivalent to or more than the prior art can be obtained. For this reason, from the viewpoint of environmental protection in recent years, it is possible to cope with the movement of prohibiting or reducing the inclusion of environmentally hazardous substances such as Pb contained in various industrial products.
以上のように、第1の実施の形態によれば、一方の摺動面の摺動層21として形成される焼結銅合金は、CuおよびSnを主成分とする銅合金で、かつ、残部の成分の必須成分としてCaF2を含んだ組成のものとしている。この場合、CaF2は、2重量%以上6重量%以下(2重量%≦CaF2の含有割合≦6重量%)、かつ、平均粒径40μm以上350μm以下(40μm≦CaF2の平均粒径≦350μm)に規制している。これにより、内部(銅合金中)に介在するCaF2粒子23により、機械的強度(材料強度、耐エロージョン摩耗性)を確保することができる。しかも、表面(摺動面)に介在するCaF2粒子23は、表面から脱落することによりその表面に空孔24が形成され、当該空孔24が油溜として作用する。一方、その表面に残存したCaF2粒子23は、相手面との間で固体潤滑剤として作用する。これにより、耐焼付き性を確保することができる。As described above, according to the first embodiment, the sintered copper alloy formed as the sliding
なお、CaF2が2重量%未満の場合には、表面に介在するCaF2粒子23が少なくなる。このため、CaF2粒子23の脱落(空孔24)による油溜の作用と、表面に残存するCaF2粒子23の固体潤滑剤としての作用とが低下し、耐焼付き性を確保しにくくなる虞がある。一方、CaF2を増大すると、油溜と個体潤滑剤の増大による耐焼付き性の向上を図ることができる。ただし、CaF2が6重量%を超えた場合には、靭性の低いCaF2が増大することとCaF2の粒界が多くなることとが相まって、耐エロージョン摩耗性が低下する(摩耗が増大する)虞がある。In the case of CaF 2 is less than 2 wt%, CaF 2 particles 23 interposed surface is reduced. For this reason, the action of the oil reservoir due to the falling off of the CaF 2 particles 23 (holes 24) and the action of the CaF 2 particles 23 remaining on the surface as a solid lubricant may be reduced, making it difficult to ensure seizure resistance. There is. On the other hand, when CaF 2 is increased, the seizure resistance can be improved by increasing the oil sump and the solid lubricant. However, when CaF 2 exceeds 6% by weight, the increase in CaF 2 having low toughness and the increase in the grain boundary of CaF 2 decrease the erosion wear resistance (the wear increases). There is a risk.
CaF2が2〜6重量%であっても、例えば、その平均粒径が40μm未満の場合は、摺動層21の表面にCaF2と金属(銅)との粒界が多くなり、耐エロージョン摩耗性が低下する(摩耗が増大する)虞がある。一方、CaF2の平均粒径が350μmを超えると、例えばCaF2粒子23の脱落による空孔24の個数が減り、耐焼付き性が低下する虞がある。Even if the CaF 2 content is 2 to 6% by weight, for example, when the average particle size is less than 40 μm, the grain boundary between the CaF 2 and the metal (copper) increases on the surface of the sliding
これに対し、第1の実施の形態によれば、CaF2は、2〜6重量%、かつ、平均粒径40μm〜350μmに規制しているので、摺動層21の内部と表面にバランス良くCaF2粒子23を分布させることができ、耐焼付き性の確保と機械的強度(耐エロージョン摩耗性)の確保とを両立できる。On the other hand, according to the first embodiment, CaF 2 is regulated to 2 to 6% by weight and an average particle size of 40 μm to 350 μm, so that the inside and the surface of the sliding
第1の実施の形態によれば、摺動層21として形成される焼結銅合金の残部の成分に、必須成分のCaF2の他、Pb、Ni、Be、P、Fe、Zn、Al、Si、Mn、Mg、S、Ti、V、Cr、Wのうちの少なくとも1つ以上の成分を含んだ組成としている。これにより、耐焼付き性の確保と機械的強度の確保とを高次元で両立できる。According to the first embodiment, the remaining components of the sintered copper alloy formed as the sliding
例えば、Pbを含む組成とした場合は、銅合金の固溶限を超えた量のPb成分がマトリックス中に分散する。これにより、摺動時に焼付きが発生するような状態(表面温度がPbの融点より高い状態)になったときに、摺動面近傍のPbが溶け出して、焼付きの抑制を図ることができる。この結果、CaF2による耐焼付き性向上の効果に加え、Pbによる焼付き抑制効果を得られるため、両者の相乗効果により、さらなる耐焼付き性の向上を図ることができる。For example, when the composition contains Pb, an amount of Pb component exceeding the solid solubility limit of the copper alloy is dispersed in the matrix. As a result, when the seizure occurs during sliding (the surface temperature is higher than the melting point of Pb), Pb in the vicinity of the sliding surface melts and seizure can be suppressed. it can. As a result, in addition to the effect of improving seizure resistance due to CaF 2, the effect of suppressing seizure due to Pb can be obtained, and therefore, further improvement in seizure resistance can be achieved by the synergistic effect of both.
例えば、Pbを含まず、Ni、Be、P、Fe、Zn、Al、Si、Mn、Mg、S、Ti、V、Cr、Wのうちの少なくとも何れかを含む組成とした場合には、銅合金の硬度を上げることができ、機械的強度の向上を図ることができる。例えば、主成分は、Cuに加えて、11〜13重量%(11重量%以上13重量%以下)のSnを含む組成とし、残部の成分は、CaF2に加えて、4〜6重量%(4重量%以上6重量%以下)のNiを含む組成とすることができる。 For example, when the composition does not include Pb and includes at least one of Ni, Be, P, Fe, Zn, Al, Si, Mn, Mg, S, Ti, V, Cr, and W, copper The hardness of the alloy can be increased, and the mechanical strength can be improved. For example, the main component has a composition containing 11 to 13% by weight (11 to 13% by weight) Sn in addition to Cu, and the remaining component is 4 to 6% by weight (4% in addition to CaF 2). Wt% or more and 6 wt% or less).
さらに、Ni、Be、P、Fe、Zn、Al、Si、Mn、Mg、S、Ti、V、Cr、Wのうちの少なくとも何れかに加えPbを含む組成とした場合には、耐焼付き性と機械的強度との両方を向上させることができる。例えば、主成分は、Cuに加えて、11〜13重量%(11重量%以上13重量%以下)のSnを含む組成とし、残部の成分は、CaF2に加えて、1〜3重量%(1重量%以上3重量%以下)のPbと、4〜6重量%(4重量%以上6重量%以下)のNiを含む組成とすることができる。 Furthermore, when the composition contains Pb in addition to at least one of Ni, Be, P, Fe, Zn, Al, Si, Mn, Mg, S, Ti, V, Cr, and W, seizure resistance Both mechanical strength and mechanical strength can be improved. For example, the main component has a composition containing 11 to 13% by weight (11 to 13% by weight) Sn in addition to Cu, and the remaining component is 1 to 3% by weight (1% in addition to CaF 2). The composition may contain Pb in an amount of not less than 3% by weight and not more than 3% by weight and 4 to 6% by weight (not less than 4% by weight and not more than 6% by weight) of Ni.
第1の実施の形態によれば、摺動層21として形成される焼結銅合金の残部の成分は、CaF2とPbとNiを必須成分とし、焼結銅合金中に含まれるCaF2は、粒径が40μm以上350μm以下(40μm≦粒径≦350μm)の範囲で、CaF2の全重量に対して90重量%以上100重量%以下(90重量%≦所定粒径のもの含有割合≦100重量%)となるように規制する。これにより、耐焼付き性の確保と機械的強度の確保とを高次元で両立できることに加え、量産時の品質管理を向上することができる。According to the first embodiment, the remaining components of the sintered copper alloy formed as the sliding
即ち、Pbを必須成分とすることにより焼付きの抑制を図ることができると共に、Niを必須成分とすることにより機械的強度の向上を図ることができる。さらに、CaF2の粒径管理を、40μm以上350μm以下の範囲のものが90重量%以上100重量%以下となるように管理することより、摺動層21の表面にCaF2の脱落により350μmを超える大きさの空孔24が形成されることを抑制することができる。これにより、焼結合金の欠陥として扱われる500μm以上の巣やピンホールとCaF2の脱落による空孔24との判別が容易になり、量産時の品質管理の向上を図ることができる。In other words, seizure can be suppressed by using Pb as an essential component, and mechanical strength can be improved by using Ni as an essential component. Further, by managing the particle size of CaF 2 so that the particle size in the range of 40 μm or more and 350 μm or less is 90% by weight or more and 100% by weight or less, 350 μm is reduced on the surface of the sliding
第1の実施の形態によれば、第1の部材となる弁板12と第2の部材となるシリンダブロック8との互いに摺動する摺動面の一方、即ち、弁板12の摺動面12Aに、上述の焼結銅合金からなる摺動層21を形成している。これにより、弁板12とシリンダブロック8との摺動部位の耐焼付き性の確保と機械的強度の確保とを図ることができる。この結果、従来技術と比較して、油圧モータ1をより高回転、高圧力で使用することが可能になり、油圧モータ1の小型化、高出力化を図ることができる。さらに、耐焼付き性の向上に伴い、摺動部位の面圧を上げることも可能になる。これにより、摺動部位からのリーク量を低減することができ、高効率化を図ることもできる。
According to the first embodiment, one of the sliding surfaces of the
なお、上述の図6に結果を示す実機試験は、弁板12の摺動面12Aとシリンダブロック8の摺動面8Aとのうちの一方の摺動面、即ち、弁板12の摺動面12Aに、焼結銅合金からなる摺動層21を形成した油圧モータ1を用いて行った。しかし、これに限らず、焼結銅合金からなる摺動層21は、シリンダ9の摺動面9Aとピストン11の摺動面11Bとのうちの一方の摺動面、シュー13の摺動面13Aと斜板14の摺動面14Aとのうちの一方の摺動面に形成してもよい。
The actual machine test whose result is shown in FIG. 6 is a sliding surface of the sliding
上述の焼結銅合金からなる摺動層21を、シリンダ9の摺動面9Aとピストン11の摺動面11Bとのうちの一方の摺動面に形成した場合は、シリンダ9とピストン11との摺動部位の耐焼付き性の確保と機械的強度の確保とを図ることができる。これにより、この面からも、油圧モータ1の小型化、高出力化、高効率化を図ることができる。
When the sliding
上述の焼結銅合金からなる摺動層21を、シュー13の摺動面13Aと斜板14の摺動面14Aとのうちの一方の摺動面に形成した場合は、各シュー13と斜板14との摺動部位の耐焼付き性の確保と機械的強度の確保とを図ることができる。これにより、この面からも、油圧モータ1の小型化、高出力化、高効率化を図ることができる。
When the sliding
次に、図11および図12は本発明の第2の実施の形態を示している。第2の実施の形態の特徴は、可変容量型で、かつ、斜板式の液圧回転機の摺動面に焼結銅合金からなる摺動層を形成したことにある。なお、第2の実施の形態では、上述した第1の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。 Next, FIG. 11 and FIG. 12 show a second embodiment of the present invention. A feature of the second embodiment is that a sliding layer made of a sintered copper alloy is formed on a sliding surface of a variable capacity type and swash plate type hydraulic rotating machine. In the second embodiment, the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
図中、31は可変容量型で、かつ、斜板式の液圧回転機のケーシングを示し、該ケーシング31は、中空に形成されている。即ち、ケーシング31は、一端側(図11および図12の右端側)が底部32Aとなった段付筒状のケーシング本体32と、該ケーシング本体32の他端側(図11および図12の左端側)を閉塞するようにケーシング本体32に設けられた蓋体33とにより構成されている。
In the figure,
ケーシング31のケーシング本体32には、底部32Aから軸方向に離間した位置に、アクチュエータ取付部32Bが設けられている。アクチュエータ取付部32Bは、ケーシング本体32の径方向外側へと突出している。アクチュエータ取付部32B内には、後述の傾転アクチュエータ37等が設けられている。一方、ケーシング31の蓋体33には、一対の給排通路33A,33Bが形成されている。
An
ケーシング31には、蓋体33とケーシング本体32とにわたって、第1の給油路31Aが形成されている。この第1の給油路31Aは、蓋体33の給排通路33Aに接続され、該給排通路33Aの油液(作動油)が流通するものである。第1の給油路31Aは、給排通路33A内の油液を、後述の斜板支持部材35に形成された第2の給油路35Bを通じて当該斜板支持部材35と斜板34との摺動部位に潤滑油として供給するものである。
A first
斜板34は、ケーシング31内に傾転可能に設けられている。斜板34は、ケーシング本体32の底部32A側に、後述の斜板支持部材35を介して取付けられている。ここで、斜板34は、斜板本体34Aと、該斜板本体34Aの表面側に固定して設けられ摺動面34Bが形成された平滑板34Cとにより構成されている。斜板34は、シリンダブロック8側となる一端面側(図11および図12の左端面側)、即ち、平滑板34Cの摺動面34Bに、各シュー13が摺動する構成となっている。
The
斜板34は、容量可変部を構成するもので、斜板34(斜板本体34A)の背面側となる他端面側(図11および図12の右端面側)は、凸湾曲面状の摺動面34Dが形成されている。摺動面34Dは、斜板支持部材35の各傾転摺動面35A上に傾転可能に摺動する構成となっている。斜板34は、後述の傾転アクチュエータ37により斜板支持点を傾転中心として傾転駆動されるものである。
The
斜板支持部材35は、ケーシング本体32の底部32Aに設けられている。斜板支持部材35は、回転軸5の周囲に位置して斜板34の裏面側に配置され、ケーシング本体32の底部32Aに固定されている。斜板支持部材35には、斜板34を傾転可能に支持するため、斜板34の摺動面34Dと摺動する一対の傾転摺動面35Aが、凹湾曲面状の摺動面として形成されている。これら各傾転摺動面35Aは、回転軸5を挟んで左,右(または、上,下)に離間している。
The swash
斜板支持部材35には、ケーシング31の第1の給油路31Aに接続される第2の給油路35Bが形成されている。第2の給油路35Bは、第1の給油路31Aからの油液が流通するもので、第2の給油路35Bの一端側(図11の左端側)は、傾転摺動面35Aに開口している。これにより、シリンダポート10から吐出され蓋体33の給排通路33Aを流通する油液の一部が、第1の給油路31Aと第2の給油路35Bとを介して斜板34と斜板支持部材35との摺動部位、即ち、斜板34の摺動面34Dと斜板支持部材35の傾転摺動面35Aとの間に供給される構成となっている。
The swash
傾転レバー36は、斜板34の側部に一体に形成されている。傾転アクチュエータ37は、ケーシング本体32のアクチュエータ取付部32B内に設けられている。傾転アクチュエータ37は、図示しないレギュレータからの傾転制御圧が給排されることにより、傾転レバー36と一緒に斜板34を傾転駆動するものである。
The
第2の実施の形態の場合は、運転時に、シリンダブロック8のシリンダ9とピストン11とが摺動し、弁板12とシリンダブロック8とが摺動し、シュー13と斜板14とが摺動する。これに加えて、斜板34が傾転駆動されることに伴って、「第1の部材」となる斜板支持部材35に対し「第2の部材」となる斜板34が摺動変位する。この場合、斜板支持部材35は、「第1の摺動面」となる傾転摺動面35Aを有し、斜板34は、「第2の摺動面」となる摺動面34Dを有し、斜板支持部材35の傾転摺動面35Aには、「油路」となる第2の給油路35Bが開口する構成となっている。
In the case of the second embodiment, during operation, the
第2の実施の形態の場合は、4組の「第1の摺動面と第2の摺動面」のうちの少なくとも1組の「第1の摺動面と第2の摺動面」を、例えば、「斜板支持部材35の傾転摺動面35Aと斜板34の摺動面34D」とする。この場合、斜板支持部材35の傾転摺動面35Aと斜板34の摺動面34Dとのうちの一方の摺動面に、前述した第1の実施の形態と同様の摺動層21を形成している。
In the case of the second embodiment, at least one set of “first sliding surface and second sliding surface” out of four sets of “first sliding surface and second sliding surface”. For example, “
第2の実施の形態は、上述の如き斜板支持部材35の傾転摺動面35Aと斜板34の摺動面34Dとのうちの一方の摺動面に摺動層21を形成するもので、その基本的作用については、上述した第1の実施の形態によるものと格別差異はない。
In the second embodiment, the sliding
特に、第2の実施の形態の場合は、斜板支持部材35と斜板34との摺動部位の耐焼付き性の確保と機械的強度の確保とを図ることができる。これにより、上述した第1の実施の形態と同様に、液圧回転機の小型化、高出力化、高効率化を図ることができる。
In particular, in the case of the second embodiment, it is possible to secure seizure resistance and mechanical strength at the sliding portion between the swash
次に、図13は本発明の第3の実施の形態を示している。第3の実施の形態の特徴は、可変容量型で、かつ、斜軸式の液圧回転機の摺動面に焼結銅合金からなる摺動層を形成したことにある。なお、第3の実施の形態では、上述した第1の実施の形態と同一の構成要素に同一符号を付し、その説明を省略するものとする。 Next, FIG. 13 shows a third embodiment of the present invention. A feature of the third embodiment is that a sliding layer made of a sintered copper alloy is formed on a sliding surface of a variable capacity type and a slant axis type hydraulic rotating machine. Note that in the third embodiment, the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
図中、41は可変容量型で、かつ、斜軸式の液圧回転機のケーシングを示し、該ケーシング41は、中空な略筒状に形成されている。ケーシング41のヘッド側端面(図13の左側端面)には、その開口を塞ぐように、後述のヘッドカバー51が固着されている。
In the figure,
回転軸42は、ケーシング41内に一対の軸受43を介して回転可能に設けられている。回転軸42の先端には、ドライブディスク42Aが一体的に設けられている。
The rotating
シリンダブロック44は、ケーシング41内に設けられている。シリンダブロック44は、後述のピストン49を介して回転軸42と共に回転するものである。ここで、シリンダブロック44には、中心軸線に沿ってセンタシャフト挿通穴44Aが穿設されている。シリンダブロック44は後述する弁板50側の端面が、凹球面状の摺動面(切換摺動面)44Bとなっている。シリンダブロック44には、後述するシリンダ45がシリンダポート46と共に形成されている。
The
複数のシリンダ45は、シリンダブロック44にそれぞれ形成(穿設)されている。各シリンダ45は、シリンダブロック44の周方向に一定の間隔をもって離間し、シリンダブロック44の軸方向に延びている。各シリンダ45の一端側(図13の右端側)は、シリンダブロック44の端面に開口している。各シリンダ45の他端側(図13の左端側)には、シリンダポート46が形成されている。各シリンダ45の内面は、後述するピストン49の摺動面49Bが摺動する摺動面45Aとなっている。シリンダポート46は、各シリンダ45に対応した位置で、シリンダブロック44の摺動面44Bに開口するように形成(穿設)されている。シリンダポート46は、後述する弁板50の給排ポート50D,50Eと間欠的に連通する。
The plurality of
センタシャフト47は、シリンダブロック44のセンタリングを行うためにセンタシャフト挿通穴44Aに挿通されている。センタシャフト47の一端側(図13の右端側)は、球形部47Aを介してドライブディスク42Aに対し揺動自在に連結されている。センタシャフト47の他端は、後述する弁板50の中央孔50Aに導入されている。ばね48は、シリンダブロック44内に位置して該シリンダブロック44とセンタシャフト47との間に張設されている。ばね48は、シリンダブロック44に弁板50への初期荷重を与えている。
The
複数のピストン49は、シリンダブロック44の各シリンダ45内に往復動可能にそれぞれ挿嵌されている。各ピストン49の一端側となる突出端には、球形部49Aが設けられている。球形部49Aは、ドライブディスク42Aに揺動自在に支持(連結)されている。各ピストン49の外周面は、シリンダ45の内面である摺動面45Aに対して摺動する摺動面49Bとなっている。
The plurality of
弁板50は、シリンダブロック44と後述するヘッドカバー51との間に設けられている。弁板50は、中央位置に中央孔50Aが形成されている。弁板50は、シリンダブロック44側となる一端面側(図13の右端面側)が、該シリンダブロック44の摺動面44Bが摺動する凸円弧状の摺動面50Bとなっている。弁板50の他面側は、凸湾曲面状の摺動面50Cが形成されている。摺動面50Cは、ヘッドカバー51の傾転摺動面51A上に傾転可能に摺動する。弁板50は、シリンダブロック44と共に、後述の傾転アクチュエータ52により弁板支持点を傾転中心として傾転駆動されるものである。
The
弁板50には、ピストン上死点と下死点を挟むように一対の給排ポート50D,50Eが形成されている。給排ポート50D,50Eは、ヘッドカバー51に設けられた給排通路(図示せず)とシリンダ45との間で油液(作動油)が流通するものである。給排ポート50D,50Eの一端側(図13の右端側)は、摺動面50Bに開口し、シリンダポート46を介してシリンダ45と連通している。給排ポート50D,50Eの他端側(図13の左端側)は、摺動面50Cに開口し、ヘッドカバー51の給排通路と連通している。
The
ヘッドカバー51は、ケーシング41のヘッド側端面に設けられ、弁板支持部材となっている。ヘッドカバー51は、弁板50側となる一端側に、弁板50の摺動面50Cと摺動する凹湾曲面状の傾転摺動面51Aが形成されている。ヘッドカバー51には、弁板50と共にシリンダブロック44を傾転駆動する傾転アクチュエータ52が設けられている。
The
第3の実施の形態の場合は、運転時に、「第1の部材」となるシリンダブロック44のシリンダ45と「第2の部材」となるピストン49とが摺動し、「第1の部材」となる弁板50と「第2の部材」となるシリンダブロック44とが摺動する。これに加えて、弁板50がシリンダブロック44と共に傾転駆動されることに伴って、「第1の部材」となる弁板50が「第2の部材」となるヘッドカバー51に対して摺動変位する。
In the case of the third embodiment, during operation, the
この場合、シリンダブロック44は、「第1の摺動面」となるシリンダ45の摺動面45Aを有し、ピストン49は、「第2の摺動面」となる摺動面49Bを有し、シリンダ45の摺動面45Aには「油路」となるシリンダポート46が開口する構成となっている。弁板50は、「第1の摺動面」となる摺動面50Bを有し、シリンダブロック44は、「第2の摺動面」となる摺動面44Bを有し、弁板50の摺動面50Bには「油路」となる給排ポート50D,50Eが開口し、シリンダブロック44の摺動面44Bには「油路」となるシリンダポート46が開口する構成となっている。弁板50は、「第1の摺動面」となる摺動面50Cを有し、ヘッドカバー51は、「第2の摺動面」となる傾転摺動面51Aを有し、弁板50の摺動面50Cには、「油路」となる給排ポート50D,50Eが開口する構成となっている。
In this case, the
第3の実施の形態の場合は、3組の「第1の摺動面と第2の摺動面」のうちの少なくとも1組の「第1の摺動面と第2の摺動面」を、例えば、「弁板50の摺動面50Cとヘッドカバー51の傾転摺動面51A」とする。この場合、弁板50の摺動面50Cとヘッドカバー51の傾転摺動面51Aとのうちの一方の摺動面に、前述した第1の実施の形態と同様の摺動層21を形成している。
In the case of the third embodiment, at least one set of “first sliding surface and second sliding surface” out of three sets of “first sliding surface and second sliding surface”. For example, “the sliding surface 50C of the
第3の実施の形態は、上述の如き弁板50の摺動面50Cとヘッドカバー51の傾転摺動面51Aとのうちの一方の摺動面に摺動層21を形成するもので、その基本的作用については、上述した第1の実施の形態によるものと格別差異はない。
In the third embodiment, the sliding
特に、第3の実施の形態の場合は、弁板50とヘッドカバー51との摺動部位の耐焼付き性の確保と機械的強度の確保とを図ることができる。これにより、上述した第1の実施の形態と同様に、液圧回転機の小型化、高出力化、高効率化を図ることができる。
In particular, in the case of the third embodiment, it is possible to ensure seizure resistance and mechanical strength of the sliding portion between the
なお、上述した第1の実施の形態では、液圧回転機を油圧モータ1として用いる場合を例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば、液圧回転機を油圧ポンプとして用いてもよい。油液として作動油以外の液体、例えば各種油、水、液状薬品等の油液を用いることもできる。これらの点は、他の実施の形態についても同様である。
In the first embodiment described above, the case where the hydraulic rotating machine is used as the
上述した第3の実施の形態では、斜軸式の液圧回転機として可変容量型のものを例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限るものではなく、例えば、固定容量型で、かつ、斜軸式の液圧回転機に適用してもよい。 In the third embodiment described above, a variable displacement type was used as an example of the slant axis type hydraulic rotating machine. However, the present invention is not limited to this, and may be applied to, for example, a fixed displacement type and a slant axis type hydraulic rotating machine.
上述した第1〜第3の実施の形態では、液圧回転機としてアキシャルピストン式の液圧回転機を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限るものではなく、例えば、ラジアルピストン式の液圧回転機に適用してもよい。斜板式の液圧回転機の場合は、ピストンのシューと斜板とが摺動する構成である(シューが摺動する部材が斜板となる)が、ラジアルピストン式の液圧回転機の場合は、例えば、シューとカムリングとが摺動する構成となる(シューが摺動する部材がカムリングとなる)。この場合には、シューとカムリングとの摺動面の一方に、上述の焼結銅合金からなる摺動層を形成することができる。 In the first to third embodiments described above, an axial piston type hydraulic rotating machine has been described as an example of the hydraulic rotating machine. However, the present invention is not limited to this, for example, a radial piston type. The present invention may be applied to other hydraulic rotating machines. In the case of a swash plate type hydraulic rotating machine, the piston shoe and swash plate slide (the member on which the shoe slides becomes a swash plate), but in the case of a radial piston type hydraulic rotating machine For example, the shoe and the cam ring slide (the member on which the shoe slides becomes the cam ring). In this case, a sliding layer made of the above sintered copper alloy can be formed on one of the sliding surfaces of the shoe and the cam ring.
さらに、液圧回転機は、油圧ショベル、油圧クレーン、ホイールローダ等の建設機械に搭載される油圧ポンプや油圧モータ等として用いることができるだけでなく、各種産業機械に搭載される油圧ポンプや油圧モータ等として用いることができる。 Furthermore, the hydraulic rotating machine can be used not only as a hydraulic pump or a hydraulic motor mounted on a construction machine such as a hydraulic excavator, a hydraulic crane, or a wheel loader, but also as a hydraulic pump or a hydraulic motor mounted on various industrial machines. Etc. can be used.
1 油圧モータ(液圧回転機)
2,31,41 ケーシング
5,42 回転軸
8,44 シリンダブロック(第1の部材、第2の部材)
8A,44B 摺動面(第2の摺動面)
9,45 シリンダ
9A,45A 摺動面(第1の摺動面)
10,46 シリンダポート(油路)
11,49 ピストン(第2の部材)
11B,49B 摺動面(第2の摺動面)
11C 第1の給油路
12,50 弁板(第1の部材)
12A,50B,50C 摺動面(第1の摺動面)
12B,12C,50D,50E 給排ポート(油路)
13 シュー(第1の部材)
13A 摺動面(第1の摺動面)
13B 第2の給油路(油路)
14,34 斜板(第2の部材)
14A,34B,34D 摺動面(第2の摺動面)
21 摺動層
35 斜板支持部材(第1の部材)
35A 傾転摺動面(第1の摺動面)
35B 第2の給油路(油路)
51 ヘッドカバー(第2の部材)
51A 傾転摺動面(第2の摺動面)1 Hydraulic motor (hydraulic rotating machine)
2, 31, 41
8A, 44B Sliding surface (second sliding surface)
9, 45
10,46 Cylinder port (oil passage)
11, 49 Piston (second member)
11B, 49B Sliding surface (second sliding surface)
11C 1st
12A, 50B, 50C Sliding surface (first sliding surface)
12B, 12C, 50D, 50E Supply / discharge port (oil passage)
13 Shoe (first member)
13A Sliding surface (first sliding surface)
13B Second oil supply passage (oil passage)
14, 34 Swash plate (second member)
14A, 34B, 34D Sliding surface (second sliding surface)
21 Sliding
35A Tilt sliding surface (first sliding surface)
35B Second oil supply passage (oil passage)
51 Head cover (second member)
51A Tilt sliding surface (second sliding surface)
Claims (10)
前記第1の摺動面(9A,12A,13A,35A,45A,50B,50C)に対して摺動する第2の摺動面(8A,11B,14A,34B,34D,44B,49B,51A)を有する第2の部材(8,11,14,34,44,49,51)とを備え、
前記第1の摺動面(9A,12A,13A,35A,45A,50B,50C)と第2の摺動面(8A,11B,14A,34B,34D,44B,49B,51A)とのうちの少なくとも何れかの摺動面には、油液が流通する油路(10,11C,12B,12C,13B,35B,46,50D,50E)の一端側が開口する構成としてなる液圧回転機において、
前記第1の摺動面(9A,12A,13A,35A,45A,50B,50C)と第2の摺動面(8A,11B,14A,34B,34D,44B,49B,51A)とのうちの一方の摺動面は、焼結銅合金からなる摺動層(21)を形成し、
該摺動層(21)は、CuおよびSnを主成分とすると共に残りの成分を残部とした組成からなり、
前記残部の成分は、2〜6重量%のCaF2を必須成分とし、かつ、該CaF2の平均粒径を40μm〜350μmの範囲に規制し、
前記第1の摺動面(9A,12A,13A,35A,45A,50B,50C)と第2の摺動面(8A,11B,14A,34B,34D,44B,49B,51A)とのうちの他方の摺動面は、鉄鋼系材料の摺動層により構成したことを特徴とする液圧回転機。A first member (8, 12, 13, 35, 44, 50) having a first sliding surface (9A, 12A, 13A, 35A, 45A, 50B, 50C);
Second sliding surfaces (8A, 11B, 14A, 34B, 34D, 44B, 49B, 51A) sliding with respect to the first sliding surfaces (9A, 12A, 13A, 35A, 45A, 50B, 50C) And a second member (8, 11, 14, 34, 44, 49, 51) having
Of the first sliding surfaces (9A, 12A, 13A, 35A, 45A, 50B, 50C) and the second sliding surfaces (8A, 11B, 14A, 34B, 34D, 44B, 49B, 51A) In a hydraulic rotating machine configured such that at least one sliding surface has an opening on one end side of an oil passage (10, 11C, 12B, 12C, 13B, 35B, 46, 50D, 50E) through which oil flows.
Of the first sliding surfaces (9A, 12A, 13A, 35A, 45A, 50B, 50C) and the second sliding surfaces (8A, 11B, 14A, 34B, 34D, 44B, 49B, 51A) One sliding surface forms a sliding layer (21) made of sintered copper alloy,
The sliding layer (21) is composed of a composition having Cu and Sn as main components and the remaining components as the balance,
The remaining component is 2 to 6% by weight of CaF 2 as an essential component, and the average particle size of the CaF 2 is regulated in the range of 40 μm to 350 μm,
Of the first sliding surfaces (9A, 12A, 13A, 35A, 45A, 50B, 50C) and the second sliding surfaces (8A, 11B, 14A, 34B, 34D, 44B, 49B, 51A) The other sliding surface is constituted by a sliding layer of a steel-based material.
前記摺動層(21)の前記残部の成分は、前記CaF2に加えて、4〜6重量%の前記Niを含む組成としてなる請求項2に記載の液圧回転機。The main component of the sliding layer (21) has a composition containing 11 to 13 wt% of the Sn in addition to the Cu,
Component of the remainder of the sliding layer (21), in addition to the CaF 2, hydraulic rotary machine according to claim 2 comprising a composition comprising the Ni of 4-6 wt%.
前記摺動層(21)の前記残部の成分は、前記CaF2に加えて、1〜3重量%の前記Pbと、4〜6重量%の前記Niを含む組成としてなる請求項2に記載の液圧回転機。The main component of the sliding layer (21) has a composition containing 11 to 13 wt% of the Sn in addition to the Cu,
Component of the remainder of the sliding layer (21), the addition to the CaF 2, and the Pb of 1 to 3 wt%, of claim 2 comprising a composition comprising the Ni 4-6 wt% Hydraulic rotating machine.
前記第1の部材は、前記油路となる前記給排ポート(12B,12C,50D,50E)が形成された前記弁板(12,50)であり、
前記第2の部材は、前記弁板(12,50)と摺動し前記油路となる前記シリンダポート(10,46)が形成された前記シリンダブロック(8,44)である請求項1に記載の液圧回転機。A hollow casing (2, 31, 41), a rotating shaft (5, 42) rotatably provided in the casing (2, 31, 41), and rotating together with the rotating shaft (5, 42) A plurality of cylinders (9, 45) provided in the casing (2, 31, 41) and extending in the axial direction and spaced apart from each other in the circumferential direction and opened to the end face at positions corresponding to the cylinders (9, 45) Cylinder block (8, 44) in which cylinder ports (10, 46) are formed, and a plurality of pistons removably inserted into cylinders (9, 45) of the cylinder block (8, 44) (11, 49) and each cylinder (9, 45) provided between the casing (2, 31, 41) and the cylinder block (8, 44) via the cylinder port (10, 46). Supply / exhaust port (12 Comprising 12C, 50D, 50E) the valve plate formed is a (12,50),
The first member is the valve plate (12, 50) in which the supply / discharge port (12B, 12C, 50D, 50E) serving as the oil passage is formed,
The said 2nd member is the said cylinder block (8,44) in which the said cylinder port (10,46) which slides with the said valve plate (12,50) and becomes the said oil path was formed. The hydraulic rotating machine described.
前記第1の部材は、前記油路となる前記第2の給油路(13B)が形成された前記各シュー(13)であり、
前記第2の部材は、前記各シュー(13)が摺動する前記斜板(12)である請求項1に記載の液圧回転機。A hollow casing (2, 31), a rotary shaft (5) rotatably provided in the casing (2, 31), and the casing (2, 31) so as to rotate together with the rotary shaft (5) A cylinder block (8) formed with a plurality of cylinders (9) extending in the axial direction and spaced apart in the circumferential direction, and a cylinder port (10) opened at the end face at a position corresponding to each cylinder (9) ), A plurality of pistons (11) having a first oil supply passage (11C) formed therein and removably inserted in the cylinders (9) of the cylinder block (8), and the casing (2 31) and a cylinder block (8), and a valve plate (12) formed with supply / discharge ports (12B, 12C) communicating with the cylinders (9) via the cylinder port (10) And each piston (1 ) And a plurality of shoes (13) each having a second oil supply passage (13B) connected to the first oil supply passage (11C) and swingably attached to the protruding end side of the cylinder block; (8) provided with a swash plate (14, 34) provided at a position opposite to the valve plate (12) across which the shoes (13) slide;
The first member is each shoe (13) in which the second oil supply passage (13B) to be the oil passage is formed,
The hydraulic rotating machine according to claim 1, wherein the second member is the swash plate (12) on which the shoes (13) slide.
前記第1の部材は、前記油路となる前記シリンダポート(10,46)が形成された前記シリンダブロック(8,44)であり、
前記第2の部材は、前記シリンダブロック(8,44)の前記シリンダ(9,45)に対して摺動する前記ピストン(11,49)である請求項1に記載の液圧回転機。A hollow casing (2, 31, 41), a rotating shaft (5, 42) rotatably provided in the casing (2, 31, 41), and rotating together with the rotating shaft (5, 42) A plurality of cylinders (9, 45) provided in the casing (2, 31, 41) and spaced apart in the circumferential direction, and cylinder ports (10, 10) opened at end faces at positions corresponding to the cylinders (9, 45) 46) and a plurality of pistons (11, 49) that are removably inserted into the cylinders (9, 45) of the cylinder block (8, 44). And
The first member is the cylinder block (8, 44) in which the cylinder port (10, 46) serving as the oil passage is formed,
The hydraulic rotating machine according to claim 1, wherein the second member is the piston (11, 49) that slides relative to the cylinder (9, 45) of the cylinder block (8, 44).
前記第1の部材は、前記油路となる前記給油路(35B)が形成された前記斜板支持部材(35)であり、
前記第2の部材は、前記斜板支持部材(35)に対して摺動する前記斜板(34)である請求項1に記載の液圧回転機。A hollow casing (31), a rotation shaft (5) rotatably provided in the casing (31), and a circumferential direction provided in the casing (31) so as to rotate together with the rotation shaft (5) A cylinder block (8) formed with a plurality of cylinders (9) extending in the axial direction and spaced apart from each other, and a cylinder port (10) opened at an end surface at a position corresponding to each cylinder (9), and the cylinder block A plurality of pistons (11) inserted in each cylinder (9) of (8) so as to be able to reciprocate, and the cylinder port (10) provided between the casing (31) and the cylinder block (8). And a plurality of valve plates (12) formed with supply / exhaust ports (12B, 12C) communicating with the cylinders (9) via the cylinders and swingably attached to the protruding end sides of the pistons (11). No shoe (1 ), And each shoe (13) slides on one end surface side which is the cylinder block (8) side, and a convex curved surface-shaped sliding surface (34D) is formed on the other end surface side. And a tilted sliding surface (35A) having a concave curved surface that slides on the sliding surface (34D) of the swash plate (34). A swash plate support member (35) formed with an oil supply passage (35B) formed therein through which oil liquid discharged from the cylinder port (10) flows,
The first member is the swash plate support member (35) in which the oil supply passage (35B) to be the oil passage is formed,
The hydraulic rotating machine according to claim 1, wherein the second member is the swash plate (34) that slides with respect to the swash plate support member (35).
前記第1の部材は、前記シリンダポート(46)を介して前記各シリンダ(45)と連通する前記油路となる給排ポート(50D)が形成された前記弁板(50)であり、
前記第2の部材は、前記弁板(50)が摺動する前記ヘッドカバー(51)である請求項1に記載の液圧回転機。A hollow casing (41), a rotating shaft (42) provided rotatably in the casing (41) and having a tip serving as a drive disk (42A), and the casing rotating with the rotating shaft (42) A cylinder provided in (41) and formed with a plurality of cylinders (45) spaced apart in the circumferential direction and extending in the axial direction, and cylinder ports (46) opened at end faces at positions corresponding to the cylinders (45). A block (44) and each cylinder (45) of the cylinder block (44) are removably inserted into the cylinder (45), and the protruding end side is swingably supported by the drive disk (42A) of the rotating shaft (42). The plurality of pistons (49) and the cylinder block (44) slide on one end surface side which is the cylinder block (44) side, and the convex curved sliding surface (50B) on the other end surface side. A valve plate (50) formed so as to be tiltable together with the cylinder block (44) with the valve plate support point as a tilt center, and a recess sliding with the sliding surface (50C) of the valve plate (50). A head cover (51) formed with a curved sliding surface (51A),
The first member is the valve plate (50) in which a supply / discharge port (50D) serving as the oil passage communicating with the cylinders (45) via the cylinder port (46) is formed,
The hydraulic rotary machine according to claim 1, wherein the second member is the head cover (51) on which the valve plate (50) slides.
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